1、煤礦安全監測監控 馬臨公司四號井KJ90NA安全綜合監測監控系統課程設計前 言一、課程設計目的與意義1、課程設計的目的安全監測監控技術及應用是一門技術性，應用性和實踐性很強的綜合性課程，是安全工程專業的核心專業課程。課程設計是學好本門課程的又一重要實踐性教學環節。課程設計的目的和任務就是配合課堂教學和平時實驗，以達到鞏固消化課程的內容，進一步加強和深化綜合應用安全監測監控技術的能力，特別是根據具體安全問題及要求，提出切實可行的監測監控技術方案、并進行設備選型、安裝調試及維護監測監控系統的能力。2、課程設計的意義以培養學生綜合運用所學安全監測監控技術知識的過程，是知識轉化為能力的重要階段。二、課

2、程設計的任務、內容及步驟 1、課程設計任務：根據礦井具體條件和有關安全要求，進行煤礦安全監測監控系統的選型設計。 2、課程設計的內容及步驟具體如下：、詳細分析設計煤礦的安全生產條件，根據煤礦的采煤、掘進、通風、瓦斯及發火情況，明確礦井對安全監測監控的要求；、熟悉有關的煤礦安全法規和設計規范；、確定監控所需傳感器的種類及數量；、確定分站的容量和數量；、確定傳輸方式、電纜長度和接線盒的種類和數量；、繪制監控系統配置圖；、系統概算（繪制系統配套清單及價格表）。三、 設計的原則和依據1、礦井實際條件：井田范圍（包括走向長，傾向長）。井型及服務年限。煤層賦存條件（煤層厚度、傾角、頂底板情況等）。井田開拓

3、方式和礦井通風方式。采區布置及采煤方法，采煤和掘進工作面布置及生產情況。礦井瓦斯、粉塵、自然發火、水及地壓等情況；2、煤礦安全規程及國家有關煤礦安全生產法規；3、礦井通風安全裝備標準及其說明和礦井通風安全監測裝置使用管理規定；4、有關煤礦安全裝備產品手冊。四、課程設計的名稱六枝工礦（集團）習水馬臨煤業有限責任公司安全監測監控系統選型設計。馬臨煤礦四號井安全監測監控系統選型設計1 概 述加強勞動保護，實現安全安生產，是黨和國家的一貫方針，是社會主義企業管理的一項基本原則。煤礦自然災害較多，每個礦井都有發生冒頂、瓦斯爆炸的危險，一定數量的礦井還存在煤與瓦斯突出、自然發火、煤塵爆炸、水患等災害的威脅

4、；另外機電運輸事故，也嚴重地影響著礦井的安全生產。1.1進行安全監測監控系統設計的目的、從根本上改善煤礦安全生產狀況，是關系煤炭工業發展的大事，是保障煤炭工業持續、穩定、健康發展的重要前提。、為了更好地貫徹和落實“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產方針，除了加強管理和安全技術培訓外，安全監測工作現代化也是加強安全工作的重要物質技術保證。它是防止各類事故發生、實現煤礦管理現代化的必要手段，是一項不容忽視的安全技術基礎工作。、煤礦安全儀器儀表及礦井安全監測系統主要用于對煤礦瓦斯、CO、風速、風壓、溫度等參數以及礦井通風設施狀態的監測，為防止瓦斯爆炸、預防自然發火以及礦井通風安全管理提供依據。

5、1.2進行安全檢測監控的必要性進行安全檢測監控的必要性體現在如下幾個方面：、礦井安全生產的重要保證條件煤礦井下生產工藝流程復雜，作業環境條件特殊；機器設備的數量、品種繁多，各生產環節需要相互銜接和緊密配合。這些客觀實際因素，使井下發生災變事故的機率一直高于其它行業，事故發生的隨機性也很強。為確保礦井安全生產，必須全面、系統地掌握作業環境和機器設備的工作狀況，以實現有效控制。因此，礦井安全生產必須首先作好測試與監控工作。、煤礦管理現代化的重要技術手段現代化礦井，必然有現代化的機器設備、作業方法和工藝系統。為了有效地發揮現代化裝備的效能，就必須建立相應的安全生產監測體系。、煤礦生產發展的需要隨著煤

6、礦生產的發展，煤礦產量和機械化程度不斷提高，井型越來越大，開采濃度日益增加。這樣，多數礦井瓦斯涌出量增加，環境溫度不斷上升，通風網絡日益復雜；一結有自然發火危險的礦井，火災威脅日趨嚴重。此外，機電運輸環節增多，機電運輸事故也大大上升。各種事故因素也伴隨生產的發展而復雜化，因而，必須采取相應的對策加以控制和預防。安全監測工作就是預防事故發生的前提，是為各項安全預防措施提供決策數據的必要手段，所以，安全監測工作現代化是煤礦生產發展的需要。1.3、傳統檢測活動的局限性多年來，礦井安全檢測工作的傳統作法是依靠少量的簡單儀器。由少數檢測人員進行間數地、孤立地檢查個別作業環境參數，主要是檢查瓦斯。這種作法

7、有很大的局限性。（1）主觀性選擇檢測時間和檢測地點時，主要依靠檢測人員的自身素質和以往的經驗，因而，存在較大的主觀隨意性。（2）間斷性檢測手段主要靠攜帶式儀表或儀器，隨檢測人員流動，因而，所測數據是間斷的，無法反映參數的動態變化。（3）單一性因為檢測手段過于簡單，一般只限單一參數，不能實現多參數同時監測，所以，無法全面反映各測點的實際情況。（4）滯后性由于信息反饋手段大多靠表報、面對面匯報或電話通訊，使信息的處理、傳輸、控制與調整，在時間上遠遠落后于參數的實際變化，無法實現實時監控與調整。由于傳統監測的局限性，無法適應現代化生產的需要，就迫使人們不斷研制新的監測裝備。目前，世界上各主要產煤國都

8、十分重視礦井監測技術的發展，并以形成了各自的監測裝備體系。我國在礦井監測技術裝備的研制方面，已具有相當的規模和水平，無論是便攜式、固定式和系統式監測儀器，均已廣泛應用于各大、中、小型礦井中。1.4安全監測工作的作用煤礦監測監控系統是現代科學技術的結晶，是現代高科技在煤礦安全管理方面的有效應用，使其先進性和和科學性得以充分發揮和體現。其作用體現在如下幾方面：（1）提供信息它為各級生產指揮和業務部門提供安全狀況和工作狀況動態信息，以便指揮生產。（2）探測和預報災害事故通過被測參數的比較和分析，為預防災害事故提供重要技術數據，以便提前采取防范措施。（3）制止災害事故的發生通過對測試參數適時有效控制，

9、及時實現自動報警、斷電和閉鎖，以制止事故的發生或擴大。（4）設施的自動調控通過對生產工藝活動的動態監測分析，實現各種設施的自動調控，如通風網絡系統調控、運輸系統調控等。（5）為救災提供決策信息在發生事故的情況下，能及時指示最佳救災和避災路線，為搶救和疏散人員、器材提供決策信息。2 礦井概況2.1 礦井基本情況馬臨公司四號井位于貴州省習水縣東皇鎮關坪村老虎溝，是貴州省六枝工礦集團公司下屬企業。于2000 年5 月開始新建，為馬臨公司主要生產礦井，設計開采C4、C8、C12煤層，原設計生產能力為30 萬t/a，經過改擴建后，生產能力提升為45 萬t/a，礦井改建擴能后服務年限為20.1a。2.2

10、交通位置六枝工礦（集團）習水馬臨公司四號井位于習水縣東皇鎮關坪村，地理坐標為：東經10610301061415，北緯281554281714。馬臨公司四號井位于貴州省習水縣東皇鎮，距縣城4km，東北距重慶254km，南至貴陽361km。習水縣境內尚無鐵路通達，以公路運輸為主。以習水縣為中心，向南西，馬（臨）合（江）高等級公路直達礦區；向北經官渡、長沙約93km 可直達合江，屬煤炭營運專用線的長江口岸碼頭。向東經溫水、石豪至趕水99km，有三級公路與川黔鐵（公）路相連。趕水至石豪已建成煤炭鐵路營運專線，石豪至習水僅50km，習水向西120km 經土城有公路可抵達赤水。向南236km 經仁懷至遵義

11、，另由溫水向南94km 可抵桐梓；向北經寨壩、柏林可達四川。赤水河流經礦區西側，整治后，可行駛4060 噸機動帆船，經赤水后即進入長江航道，交通比較方便。馬臨公司四號交通位置見圖21（馬臨煤礦交通位置示意圖）。圖2.1 馬臨煤礦交通位置示意圖2.3 煤系地層井田內含煤地層為二迭系龍潭組，厚76.98108.64m，平均厚87.34m，該地層主要由砂巖、泥巖、炭質泥巖、粉沙巖、粘土巖煤層及菱鐵礦（巖）、少量石灰巖組成。含煤2532層，總厚5.2111.43m，平均9.18m，含煤系數10.20%，其中穩定可采煤層二層（C、C），大部分可采煤層一層（C），局部可采煤層三層（C5、C、C），可采及大

12、部分可采煤層總厚3.625.75m，平均4.57m。詳見圖22圖和表21。附：煤系地層綜合柱狀圖和可采煤層特征表圖22 煤系地層綜合柱狀圖礦井主要可采煤層特征見表21煤層編號煤層厚度（m）層間距（m）煤層結構平均傾角()穩定性容重(m3/t）頂底板巖性頂板底板夾矸層數夾矸厚度最小最大平均C0.51.941.127.5230.021.0017較穩定139粘土巖、泥巖、粉砂巖泥巖、粘土巖C1.22.291.8120.060.2017較穩定142粉砂巖、細砂巖粘土巖、泥巖、粉砂巖C0.73.721.424.0180.050.6017較穩定145含炭質、粉砂質硫鐵礦粘土巖、硫鐵礦2.4地質構造井田范圍

13、內，除C勘探線以西三疊系地層中，見由自東向西展布的二級褶皺和呈北東南西向延伸的、規模不大的斷層外，構造甚為簡單。地層走向北東（65）南西（245），傾向北北西，傾角1432，一般在20上下，總的趨勢是井田東部較陡，西部較緩，北部較陡，南部較緩，呈單斜產出。1)褶皺團山堡背斜：分布于井田西部，軸向近東西，向東于810號勘探線間消失，向西延伸出圖幅，長1500m。背斜軸面近直立，波幅最大50m，兩翼對稱寬緩，北翼地層傾角913，南翼1115，橫切面呈較協調的圓弧形。核部地層為PC，兩翼依次為TY和TY。四埂上向斜：見于井田西部，與團山堡背平行展布，其延展規模、褶皺形態十分相近，向斜在井田內延長12

14、00m，北翼地層傾角1418，南翼1017，軸部地層為TY，兩翼分別為TY和PC。2)斷層根據勘探資料和實際收集，井田內對煤系地層有影響的斷層共約3條，F2、F6、F1。其中F1斷層為三號井+1050水平大巷至+1137回風聯絡上山揭露的一組同傾向逆斷層，累計落差50m左右（在四號井主平硐內已經揭露），在F1斷層附近200m左右其伴生構造極為發育，對采掘部署影響較大。主要斷層特征見表22。表22 主要斷層特征表編號斷層性質傾向傾角（）落差（m）控制工程備注F正北50142081機巷垂直斷距F逆北4750四號井主平硐垂直斷距F正北西581015ZK601垂直斷距2.5 開拓與開采2.5.1開拓馬

15、臨礦全區可采煤層兩層，C煤層為主采煤層，厚度1.82m，全區穩定，煤質較好。C煤層為本井田內結構較簡單的薄中厚的可采煤層，煤層厚0.723.72m，平均厚1.38m，煤層中含夾矸16 層不等，厚度0.050.6m。馬臨礦四號井采用平硐開拓，暗斜井延深，主平硐標高+1130m。共劃分為3 個水平，水平標高分別為：1130m，965m，850m。其中西采區受桃樹溝村村莊保護煤柱和F1斷層影響，僅劃分一個水平，即850m水平。現生產水平為+1130m水平和+965m水平。馬臨礦四號井由東到西劃分三個采區：東采區、中央采區、西采區。現生產采區為一水平中央采區和二水平中央采區。 中央采區位于馬臨井田中部

16、，東至4#勘探線以東280m左右，西段上部至桃樹溝村莊保護煤柱，下段至8#勘探線。 東采區西至4#勘探線以東280m 左右，東至0#勘探線。 西采區東段上部至桃樹溝村莊保護煤柱，下部至8#勘探線，西至12#勘探線。2.5.2開采根據開拓方式，采區尺寸，煤層條件，地質特征及機械化程度，四號井二水平中央采區區段作如下劃分：以主平硐為采區中部，東翼劃分為四個區段，每一區段傾斜長150m，走向長1000m，西翼由于受斷層影響，C、C無法布置正規工作面，劃分為三個區段開采，各區段走向長780m，設計斜長150m。馬臨公司四號井現有2個普采工作面（2083 工作面和1085工作面），2個炮掘工作面（C8皮

17、帶下山和C8軌道下山），暫時無綜掘工作面。采煤工作面采用走向長壁后退式采煤方法，機采和爆破落煤工藝，一次采全高，全部垮落法管理頂板。掘進工作面采用爆破和綜掘方式掘進，錨網支護，特殊地段采用工字鋼支架支護。1)煤層頂底板穩定性：C煤層頂板為粘土巖、泥巖或粉砂巖，局部為細砂巖，厚1.210.0m，底板為粘土巖，炭質泥巖，厚度大于2m。巖性在橫向變化較大。巖體結構面不很發育，完整性較好。C煤層頂板為灰色泥質粉砂巖、粉砂巖和細砂巖，局部為泥巖和粘土巖。厚度大于1m，最大可達10m左右。該頂板的完整性較好，機械強度比較高。底板為泥巖、粘土巖、泥質粉砂巖。厚度為25m。其中2081工作面頂、底板巖性：直接

18、頂：粉砂巖，泥質粉砂巖或細砂巖，厚25M。平均4.5m。 偽頂：炭質泥巖，厚0.20.8m,平均0.5m。直接底：粘土巖、泥巖或粉砂巖，厚14m。C煤層頂板為含有硫鐵礦的粉砂巖和細砂巖，局部為泥巖和粘土巖。厚度大于1.6m，頂板的完整性較好。頂板為粘土巖硫鐵礦，塊狀構造，厚度0.46.0m。局部見炭質泥巖偽底，間接底板為1層石灰巖。礦井主采煤層開采后頂板垮落較為充分，造成大面積懸頂的可能性較小，沖擊地壓影響較小。2.6 周邊小窯分布及開采情況區內廢棄老窯甚多，尤以C號煤層開采最多。開采最早者為原馬臨煤礦一號井（PD1），其他多屬季節性開采，大多在井田范圍淺部，最深者為銅白煤廠，斜井長約500m

19、，距地表垂深約156m。開拓方式多為平硐開拓方式，少數為斜井開拓。 目前在礦區范圍仍繼續開采的有銅白煤礦、小井煤礦、惠東煤礦、龍洞煤礦、習津煤礦、大橋煤礦、硫鐵煤礦，其開采范圍深部均和礦井上部邊界相連。2.7礦井通風及瓦斯概況2.7.1礦井通風概況1)通風方式和通風系統(1)通風方式根據煤層賦存特點、煤層瓦斯含量和開拓布局，礦井采用中央并列抽出式通風方式。（2）通風系統新增的二水平中央采區進風：四號井井口主平硐+1130上部車場C8軌道下山（運煤下山）1088水平C8聯絡巷2081工作面運輸機巷2081工作面。回風：2081工作面回風巷回風聯絡巷+1150回風聯絡平巷總回風上山中央風井地面。2

20、.7.2風井數目、位置、服務范圍根據煤層賦存條件、礦井生產能力、開拓方式、采區巷道及采掘機械配備情況，礦井達產時二水平中央采區一個高檔普采工作面，三個掘進工作面（兩個半煤巷掘進工作面，一個巖巷掘進工作面），達到采區或礦井生產能力30萬t/a。礦井采用中央并列抽出式通風方式，布置一個采區風井，該風井承擔二水平中央采區及深部延伸的通風任務。五號風井、中央風井地面主要通風機分別各有2臺，其中1臺工作， 1臺備用。五號風井主要通風機型號為：BDK54-6-No14型防爆軸流式通風機，電機功率245KW，通風機全壓5732029Pa，通風量11342526m/min；中央風井主要通風機型號為：FBCDZ

21、No19型防爆軸流式通風機，電機功率2110KW，通風機全壓8002680Pa，通風量13804620m/min。礦井總進風量3252 m/min（含炸藥庫用風167m/min），總排風量3452 m/min。五號風井通風負壓為990Pa，風量為20.5 m/s；中央風井通風負壓為820Pa，風量為37.03 m/s。經計算：五號風井服務區域等積孔為：0.78m2，通風屬困難程度；中央風井服務區域等積孔為：1.54m2，通風屬中等難易程度；全礦井等積孔為2.31m2。通風屬容易程度；即小阻力通風礦井。 2.7.3礦井瓦斯及抽放情況根據2007年度六枝工礦（集團）習水馬臨煤業有限責任公司瓦斯等級

22、鑒定報告批復，礦井屬高瓦斯礦井。四號井礦井瓦斯絕對涌出量祥見礦井瓦斯等級鑒定表23。附：礦井瓦斯等級鑒定結果表表23 礦井瓦斯等級鑒定結果表礦井名稱絕對瓦斯涌出量(m/min)絕對二氧化碳涌出量(m/min)相對瓦斯涌出量(m/t)相對二氧化碳涌出量(m/t)礦井瓦斯等級馬臨公司四號井32.596.1844.848.50高瓦斯礦井馬臨礦四號井建有永久性抽放泵站一座，安裝瓦斯抽放泵2臺，其型號為SKA-420水環式真空泵，額定流量為80120 m/min，電機功率為132KW，其中一臺工作，一臺備用。主管路為12寸的玻璃鋼管1700m，分管為10寸的玻璃鋼管1400m。現主要采用后尾埋管方式對采

23、面上隅角瓦斯進行抽放。抽放混合量為49m/min，抽放濃度為813%，抽放純量為35m/min。2.7.4煤塵爆炸性鑒定根據2008年重慶煤科院所作鑒定：本礦開采的C、C、C煤層的煤塵無爆炸性。2.7.5煤層自燃傾向性根據2008年重慶煤科院所作鑒定：馬臨公司四號井煤礦C、C C煤層的煤炭自燃傾向性等級鑒定報告表，開采的C、C、C煤層的自燃傾向性為三類，不易自燃。2.7.6 煤與瓦斯瓦斯突出根據資料，馬臨公司四號井以及周邊鄰近礦井均在未采取防突措施的情況下，采掘工作面從未發生過煤與瓦斯動力現象。2.7.7地溫礦井自生2001年投產至今，未發現任何地溫異常現象。3 煤礦綜合監控系統設計原則及依據

24、3.1有關法律法規對監測監控的規定為了有效控制煤礦安全，實時監控隱情，將隱患消滅于萌芽狀態，防止事故發生，煤礦安全規程對此作出如下規定：第一百五十八條 高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯突出礦井，必須裝備礦井安全監控系統。沒有裝備礦井安全監控系統的礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進工作面，必須裝備甲烷風電閉鎖裝置或甲烷斷電儀和風電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監控系統的無瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須裝備風電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監控系統的礦井的采煤工作面，必須裝備甲烷斷電儀。第一百五十九條 采區設計、采掘作業規程和安全技術措施，必須對安全監控設備的種類、數量和位置，信號電纜和電源電纜的敷設

25、，控制區域等做出明確規定，并繪制布置圖。第一百六十條 煤礦安全監控設備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連接，嚴禁與調度電話電纜或動力電纜等共用。第一百六十一條 安裝斷電控制系統時，必須根據斷電范圍要求，提供斷電條件，并接通井下電源及控制線。安全監控設備的供電電源必須取自被控制開關的電源側，嚴禁接在被控開關的負荷側。拆除或改變與安全監控設備關聯的電氣設備的電源線及控制線、檢修與安全監控設備關聯的電氣設備、需要安全監控設備停止運行時，須報告礦調度室，并制定安全措施后方可進行。第一百六十三條 必須每天檢查安全監控設備及電纜是否正常，使用便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學甲烷檢測儀與甲烷傳感器進行對照，并

26、將記錄和檢查結果報監測值班員；當兩者讀數誤差大于允許誤差時，先以讀數較大者為依據，采取安全措施并必須在8h內對2種設備調校完畢。第一百六十四條 礦井安全監控系統中心站必須實時監控全部采掘工作面瓦斯濃度變化及被控設備的通、斷電狀態。礦井安全監控系統的監測日報表必須報礦長和技術負責人審閱。第一百六十五條 必須設專職人員負責便攜式甲烷檢測報警儀的充電、收發及維護。每班要清理隔爆罩上的煤塵，發放前必須檢查便攜式甲烷檢測報警儀的零點和電壓或電源欠壓值，不符合要求的嚴禁發放使用。第一百六十六條 配制甲烷校準氣樣的裝置和方法必須符合國家有關標準，相對誤差必須小于5%。制備所用的原料氣應選用濃度不低于99.9

27、%的高純度甲烷氣體。第一百六十七條 安全監控設備布置圖和接線圖應標明傳感器、聲光報警器、斷電器、分站、電源、中心站等設備的位置、接線、斷電范圍、傳輸電纜等，并根據實際布置及時修改。礦井安全監控系統必須具備甲烷斷電儀和甲烷風電閉鎖裝置的全部功能；當主機或系統電纜發生故障時，系統必須保證甲烷斷電儀和甲烷風電閉鎖裝置的全部功能；當電網停電后，系統必須保證正常工作時間不小于2h；系統必須具有防雷電保護；系統必須具有斷電狀態和饋電狀態監測、報警、顯示、存儲和打印報表功能；中心站主機應不少于2臺，1臺備用。中心站要裝備2套主機，1套使用、1套備用，確保系統24小時不間斷運行。必須按使用說明書的要求對安全監

28、控設備進行定期調校。新裝備的按煤礦安全監控系統通用技術要求制造并取得新的煤礦安全標志的系統，接入系統的傳感器穩定性大于15天，傳感器調校期應為10天；在用系統已按新規范要求進行改造并經上級主管部門驗收合格后，傳感器調校期可延長到10天；未經改造的在用系統的傳感器穩定性只有7天，傳感器必須每隔7天調校一次。在用甲烷傳感器應在井下調校，調校的同時應測試瓦斯斷電閉鎖功能和數據跟蹤誤差。3.2 行業主管部門規定 根據煤礦安全法規，國家安監總局還提出要求，煤礦安全監控系統一要采用統一顯示格式的系統軟件；二要按新的煤礦安全標志證書確認的系統配置安裝或更換穩定性為15天以上的傳感器或傳感元件等關聯設備，嚴禁

29、使用未經國家授權的安全生產檢測檢驗機構進行安全聯檢的關聯設備。同時，煤礦企業要按照規范的規定，將監控設備安裝到位。甲烷、饋電、設備開停、風壓、風速、一氧化碳、煙霧、溫度、風門、風筒等傳感器的安裝數量、地點和位置必須符合要求。 安監總局強調，安全監控系統必須安裝饋電傳感器或饋電狀態顯示，監測開關負荷側有無電壓。煤礦安全監控系統地面中心站值班應設置在礦調度室內，執行24小時值班制度。發現瓦斯超限斷電但饋電傳感器顯示開關仍然有電的異常信息時，中心站值班人員必須立即通知有關部門采取措施加以解決。當系統顯示井下某一區域瓦斯超限并有可能波及其它區域時，礦井有關人員應按瓦斯事故應急預案，利用系統的異地斷電功

30、能遙控切斷瓦斯可能波及區域的電源。3.3 進行安全監控系統設計依據（1）礦井通風安全質量標準化標準（2）礦井通風安全監測裝備使用管理規定（3）煤礦監控系統總體設計規范（4）煤礦監控系統中心站軟件開發規范（5）爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求（6）爆炸性環境用防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備要求（7）煤礦安全質量標準化標準（8）煤礦安全規程2006年版（9）煤層開采技術條件（10）礦井、采區生產布置圖（11）礦井通風、安全監測系統圖另外，根據國家安全生產監督管理總局發布的煤礦安全監控系統通用技術要求（AQ6201-2006）、煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范（AQ1029-2007）及

31、國務院安全生產委員會辦公室200621號文件相關規定及相關行業標準進行設計。4 安全監控系統的選型4.1 我國國產監控系統比較4.1.1 KJ-4監測監控系統性能特點傳感器供電：分站電源KDW2A8路21V、350mA，最多可供6個傳感器，最遠傳輸距離2km。傳感器信號制式：模擬信號 15mA，420mA，0-1V，05V；開關信號：5mA； 0、5mA；頻率信號：2001000Hz。系統結構：樹狀傳輸結構。現場總線傳輸。中心站集中監控：E型分站最大可監控512個量。分站集中監控：一個分站可監控半徑兩公里內24個量。智能分散監控：通過轉換器可以將任何一種信號制式的傳感器或子系統接入主系統。控制

32、輸出：本安控制、非本安控制；異地控制、手控、程控。質量認證：KJ4系統是ISO9001質量體系認證產品。抽放監測：KJ4系統配有抽放監測軟件包，分站兼有抽放瓦斯監控計量功能。分站顯示：發光二極管LED顯示，可顯示分站監測的工作狀態。傳感器供電：分站電源KDW2A8路21V、350mA，最多可供6個傳感器，最遠傳輸距離2km。其功能比較齊全，實時采集數據并完成顯示、存儲、制表、超限控制等，可存儲48小時運行報告.一個月的10分鐘平均值.最大化.漢字化.聯機狀態下交互式作圖,有曲線圖.現場適用性較好。但系統的容量能力通常不一得到較好的發揮，性價比高、成本高、因此它比較適用于大型、地質災害較嚴重的礦

33、井。4.1.2 TF200系統的特點系統頻率范圍：4209780Hz、52個頻道，每一個頻道有一個固定頻率。頻道分布方程為：fn=300+120n 。n = 1，2，24fn=3060+240(n-24) n = 25，52系統傳輸容量：一對傳輸線傳輸52路信號，每增加一對傳輸線可增加52路信號。監測系統基本容量為256點，也可擴展為512點。巡檢周期：不大于10s傳輸距離：不小于18Km載波發送電平：6dbm(385 mV)載波發送信號失真度： 0.5%載波發送頻率誤差：0.5%標頻接收靈敏度：29 dbm(28mV) 接收電平范圍： 629 dbm（38528 mV）相鄰頻道選擇性：32d

34、b接收通頻帶：124頻道時：2535Hz；2552頻道時：6080Hz系統傳輸誤差：1%系統輸入信號制其優點是傳感器質量穩定，系統可靠性較高。巡回采集數據并完成顯示存儲，超限控制，打印輸出等。可存儲一天的實時值、10天內分鐘平均值及各種統計數據，漢字化，可作曲線及柱狀圖。分站采用積木結構，但分站未實現智能化，不能實現實時監控，數據處理能力弱，不能滿足安全要求。4.1.3 KJ90型煤礦監控系統（1）主要技術指標系統的容量 64臺分站，輸入端口：1024點，控制輸出：512點。數據傳輸速率：2400bit/s傳輸方式：同步差分四相碼，無極性傳輸距離：中心站至分站25Km 分站至傳感器2.5Km傳

35、輸電纜：主信號電纜 4芯（2芯備用）模擬量傳感器電纜4芯（可接兩臺傳感器） 開關量傳感器電纜2芯系統精度：0.5%掃描間隔: 0.4秒巡檢周期：25秒分站電源箱容量（模擬量、開關量任意互喚）KDF-3A中分站：輸入端口：8個；控制輸出：4個分站電源箱輸入輸出電壓交流輸入電壓:36V、127V、220V、660V （-25%，+15%）可選，本安直流輸出電壓: 18V/350mA 12V/450mA分站電源箱整機最大功率：小于50W工作條件：溫度：(040)，相對濕度：98%大氣壓力：(85110)KPa傳感器信號制 模擬量：(200-1000)Hz、(15)mA或(420)mA開關量： 1mA

36、(停)/5mA(開)或觸點斷電容量: 36V/5A、660V/0.3A軟件運行環境：WIN98/2000/XP網絡環境：Ethernet以態局域網（NT）（2）主要監測參數低沼CH4：04%或010%高低沼CH4：040%或0100%一氧化碳：0100ppm或0500ppm風速：0.215m/s溫度：050負壓：05.0Kpa4.1.4 KJ90NA型煤礦安全監控系統系統的容量：64個分站。數據傳輸速率：2400bps。傳輸方式：RS485。傳輸距離：不小于20km傳輸電纜： 主傳輸 4芯光纜（2芯備用）交換機到分站信號電纜 4芯（2芯備用）模擬量傳感器電纜 4芯（可接兩個傳感器）開關量傳感器

37、電纜 2芯系統精度：0.5% 斷電控制時間：2秒分站電源箱容量（模擬量、開關量任意互換）KJ90-F16大分站：輸入端口：16點；控制輸出：8點KDF-F8 中分站：輸入端口：8點；控制輸出：4點分站電源箱輸入輸出電壓交流輸入電壓：36V、127V、220V、660V （-25%，+15%）可選，本安直流輸出電壓: 18V/350mA 12V/450mA分站電源箱整機最大功率：小于50W傳感器信號制模擬量：（200-1000）Hz1-5mA或4-20mA開關量： 1mA(停)/5mA(開)或觸點斷電容量: 36V/5A、660V/0.3A軟件運行環境：2000/XP/2003網絡環境：Ethe

38、rnet以態局域網（NT）主要監測參數低沼KG9701A-（04）%或（010）%高低沼KG9001C-（040）%或（0100）%一氧化碳GTH500(B)-（0500）ppm風速KGF15-（0.315）m/s溫度GW50(A) -（040）負壓GF5F(A) -（05）Kpa水位傳感器（KGU9901）-（05）m此外，還可監測設備開停、風門、饋電狀態、風筒、煙霧、電網刀閘等開關量參數。4.2 KJ90NA型煤礦安全監控系統4.2.1 KJ90NA型煤礦安全監控系統主要特點1）在系統軟件方面KJ90NA型煤礦安全監控系統的軟件，包括其系統主控軟件、網絡終端軟件、報表查詢處理軟件、作圖軟件

39、、圖形工作站軟件、多媒體圖形圖象監控軟件等。隨著計算機技術和軟件開發技術的發展而不斷升級換代，已從早期的DOS、win32 、Win98運行環境到現在的2000/XP/2003，是目前國內煤礦監控系統最先進的監控軟件之一。它是一套綜合性軟件，支持安全監測、生產監測、抽放、火災、人員定位及考勤、工業電視、視頻會議等各種子系統；操作方便；網絡功能強大；可靠性好，支持C/B/S模式；支持異地遠程訪問（采用通用瀏覽器）；圖形軟件支持矢量圖方式；全局聯網支持webGIS方式（支持光纖、GPRS（CDMA）、ADSL、微波、衛星等方式聯網）、GPRS（CDMA）分級報警功能（手機短信）-需擴展功能。 由于

40、在軟件開發過程中采用了先進的可視化面向對象程序設計技術、多線程、動態鏈接庫及對象嵌入技術，使得系統的模塊化程度進一步提高，系統具有更加靈活的集成方式，可適應不同用戶對系統規模的要求，有很高的擴展性和開放性； 由于系統運行于2000/XP/2003多任務環境，并在數據通訊方面采用了動態鏈接庫及多線程技術。實現了真正的實時響應及前后臺監測數據的無縫鏈接； 地面中心站為開放式系統，軟硬件可以擴充，系統地面設備以全網絡方式運行，支持NT及NETWARE網絡操作系統，運行協議為TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX，可與企業計算機局域網實現網絡互聯，方便與生產監控、工業電視和生產調度系統的聯網，在網

41、上可運行任意臺網絡終端，同時支持終端通過服務代理的遠程連接（通過公用電話PSTN網），實現監控信息的遠程實時共享。 中心站軟件目前與企業構筑的Internet/Intranet網絡環境能很好的融合。開辟了網絡化售后服務手段，用戶隨時可通過我們的網站得到諸如單位概況、新產品信息、技術支持、資料下載、軟件升級，電子郵件通訊（疑難解答，技術討論等）等服務。 主控機軟件有一個控制軟件包，為用戶提供以選擇方式編制各種自動控制方案的功能，從而為實現遠程異地自動控制和數字邏輯運算提供可靠手段。異地控制與監控分站和智能傳感器輸出控制組成三重控制，從而保證系統有效斷電，萬無一失。 監控數據采用先進的變值變態存儲

42、技術，存儲時間長，可達10年以上。 支持主、副監控主機定期進行監控數據切換。2）在系統硬件方面 煤炭科學研究總院重慶分院是從事煤礦安全技術的專業研究院，有很強的技術實力，具有獨特的技術優勢，運用于系統的井下設備在質量及性能方面在國內屬一流，而且我們一直在跟蹤當今先進技術，不斷地完善和發展 ； 系統監控分站、電源開發了各種型號規格，形成了大、中一體化及分體式等系列，可滿足不同需求，且在產品體積，重量，性能方面較同類產品具有較大優勢。 系統分站大容量本安電源技術：設計減流型與截流型相結合的快速反應功率安全柵保護電路,實現大容量本安電源輸出，并具有保護自恢復功能,提高本安輸出帶載能力。針對AQ620

43、1-2006煤礦安全監控系統通用技術條件要求，研制開發的礦用隔爆兼本安直流穩壓電源，可實現本安大容量輸出24V/500mA，實現1路24V本安電源配接2臺瓦斯傳感器的傳輸距離達到2Km，為礦井遠距離傳輸節約大量電纜。 系統分站寬壓開關電源技術：采用高效率的單片開關電源芯片，設計寬輸入高效率開關電源電路，適應礦井電網電壓波動，提高電源輸出帶載能力。 系統分站備用電源智能充放電管理技術：針對礦井安全監控系統的要求，設計備用電源無縫隙交直流切換、合理的充放電保護電路及充放電管理程序設計，提高備用電源的可靠性和使用壽命。 在各類傳感器及斷電器方面KJ90NA型煤礦安全監控系統是國內自配套性最強的系統，

44、其各類傳感器、斷電器全部由自己生產制造，傳感器種類齊全，斷電器有多種系列可以選用，完全能滿足用戶的不同需要，不但如此，我們生產的各類傳感器、斷電器等還給國內許多系統配套，在市場上占有很大的份額，許多傳感器如瓦斯、風速、煙霧、CO等屬國家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻關成果，具有很高的性價比。 監控分站及傳感器實現了智能化，調校均采用紅外遙控方式，操作簡單方便。 分站具有智能口功能以方便接入各種智能設備如：接入核子稱后能夠顯示原煤產量等累計量的實時值和累計值。 KJ90NA系統分站處理系統在國內獨家采用了ARM 32位嵌入式微處理器，相對于16位處理器性能更加優越，完全能滿足了分站斷電

45、時間小于2秒的新要求，并且分站通過了新標準的檢驗。4.2.2 KJ90NA煤礦綜合監控系統設計原則及依據本方案是煤炭科學研究總院重慶分院按煤礦的實際需求設計的KJ90NA煤礦綜合監控系統，在設計過程中始終遵循系統應具備高可靠性、先進性、實用性、可擴展性及開放性原則，以滿足高產、高效的現代化礦井對監測、監控等管理信息有效獲得的需要。設計依據為：1、煤礦安全監控系統通用技術要求AQ6201-20062、煤礦安全規程3、礦井通風安全質量標準化標準4、礦井通風安全監測裝備使用管理規定5、煤礦監控系統總體設計規范6、煤礦監控系統中心站軟件開發規范7、爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求8、爆炸性環境用防爆電

46、氣設備本質安全型電路和電氣設備要求9、KJ90NA型煤礦監控系統產品標準10、煤礦安全質量標準化標準4.2.3 KJ90NA煤礦綜合監控系統結構由于KJ90NA型煤礦安全監控系統是一套集安全、生產、網絡管理、工業電視為一體的大型綜合煤礦監控系統。系統采用先進的分布式處理模式，能充分發揮各部分設備的性能優勢，結構簡潔，可操作性強，便于系統的日常維護及管理。系統主干連接為樹型結構，安裝擴展簡單。因此本方案設計為分層結構，具體組成如下：1、地面監控中心站及網絡終端等，是整個監控系統的核心，負責整個系統設備及監測數據的管理、定義配置、實時數據采集、分析處理、統計存儲、屏幕顯示、查詢打印、實時控制、遠程

47、傳輸、畫面編輯、網絡通訊等任務。網絡終端完成系統監測信息異地實時共享，能夠以文本或圖形方式顯示安全生產信息，查詢各類報表數據。同時網絡終端也可對工業電視攝像頭進行各種姿態的遠程控制和調閱不同攝像頭的監視圖象。地面監控中心站及網絡終端等設備之間的連接采用局域網方式；主要有主控機、數據傳輸接口、打印機、UPS電源、大屏幕顯示、避雷器等設備；2、系列化智能監控分站。主要完成對所監測的傳感器數據采集、數據預處理、分類顯示、報警、斷電控制、與地面監控中心站的數據通訊、所接傳感器的集中供電等；3、各類模擬量傳感器、開關量傳感器及斷電控制器、攝像頭等設備，是整個監測系統最前沿的終端設備，負責對各監測點的物理

48、數據采集、就地顯示、超限報警、信號傳輸、對監控分站控制指令的執行等。KJ90NA型煤礦安全監控系統監控地面中心站采用全網絡化結構。便于實時監測信息、圖象信息及文件共享。網絡構成為Ethernet以太局域網，通信協議為TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX等。4.2.4 KJ90NA煤礦綜合監控系統實現的主要功能1）地面中心站部分系統監控主機、網絡終端、圖形工作站全面預裝2000/XP/2003操作系統和最新版的監控軟件、圖形監控軟件、報表處理軟件及終端軟件。 操作采用全漢字菜單及窗口提示。配有（智能）全拼、雙拼、五筆及區位碼等多種漢字輸入方法，人機界面友好，全面遵循WINDOWS窗口風格。

49、鼠標操作，通用性好，可操作性強。 監測圖頁靜態和動態編輯作圖對用戶開放，支持多種圖形格式，鼠標和鍵盤均可操作。全面支持實時多任務。在系統進行實時數據采集的同時，系統可進行記錄、顯示、分析運算、超限報警控制、查詢、編輯、動態定義、網絡通信、繪制圖形和曲線并打印實時報表、超限報表和班、日、月報表等工作。 屏幕顯示為頁面式，圖形文本兼容，每頁顯示的信息由用戶自行定義編制，直至屏幕顯示滿為止，顯示頁可隨意調出。在監測顯示畫面中，可對數值、轉動、位移、斷電狀態、饋電狀態、設備開停狀態、風門開關狀態、報警信息、往返、倉位、流量、電量等根據監測量實現功能強大的模擬動畫顯示。 KJ90NA型煤礦安全監控系統中

50、心站及網絡終端以局域網（NT）方式聯網運行， 使網上所有終端在使用權限范圍內都能共享監測信息和系統綜合分析信息、查詢各類數據報表，網絡通信協議支持TCP/IP、NETBUI等。 可以在地面中心站連續集中監測處理多種環境和工況參數，模擬量和開關量可實現任意互換。 監控軟件提供有控制軟件包，控制邏輯可由用戶設置編排。具有井下任一分站的測點超限而由另一臺分站控制斷電的異地交叉斷電功能。同時還具有傳感器就地、分站程控、中心站手控三級斷電能力，并具有風、電、瓦斯閉鎖功能。在緊急情況下，系統操作人員可在地面中心站向井下分站直接發送控制命令，從而控制井下電器設備的斷電或聲光報警。 KJ90NA型煤礦安全監控

51、系統對采集到的數據進行實時分析處理，以數值、曲線、柱圖等多種形式進行屏幕查詢顯示和打印，并形成相應的歷史統計數據(每個模擬量測點的最大值、最小值、平均值；每個模擬量測點24小時內的最大值、最小值、平均值及確切時間；每個模擬量測點超限或故障的時間及次數累計值；每個開關量測點24小時內的開停及故障累計次數和累計時間)， 系統采用變值變態存儲技術，可存儲十年以上的歷史數據，供有關人員隨時查閱和打印。 KJ90NA型煤礦安全監控系統具有很強的自檢診斷功能， 能及時發現系統自身配置設備事故，并在屏幕上以文本或圖形方式直觀顯示，同時發出報警，并指出故障位置和原因。還能在屏幕實時彈出信息窗，供維護人員查詢打

52、印，并將其記入運行報告文件。可查詢非正常狀態的開始時間及持續時間。具有人機對話功能：通過主控軟件修改井下分站號、設定斷電參數、設定報警參數等。 KJ90NA型煤礦安全監控系統提供有采樣間隔最少1秒的數據實時密采功能，并且實時密采數據可每天連續存儲，至少存儲1年的實時數據。 KJ90NA型煤礦安全監控系統對各分站監測點的瓦斯濃度或其它模擬量參數每天形成班、日報表，并形成瓦斯濃度及其它模擬量參數的分析趨勢圖，可隨時查詢打印；開關量每天形成班、日報表。 聯機定義或修改系統中的各種傳感器、分站及控制器的類型、安裝位置及控制通道。對模擬量傳感器的上下限報警、斷電值可多級別定義。系統配置靈活，允許用戶隨時

53、接入或刪除分站、傳感器、斷電器。 KJ90NA型煤礦安全監控系統具有良好的開發性和擴展性，集成方式靈活，用戶可根據實際需要進行擴展。可擴展接入諸如瓦斯抽放、工業電視、電網監測等多個子系統，形成一套集安全監控、生產調度管理、局礦辦公自動化網絡于一體的計算機監控網絡綜合系統。有廣域網接口，易于形成互聯網絡。 KJ90NA型煤礦安全監控系統表格豐富，格式可由用戶任意編排，或由礦方提供具體報表格式，以滿足各監測管理數據報表的形成輸出。 KJ90NA型煤礦安全監控系統組態方式靈活，監控主機對分站采用主從隊列兩種掃描方式，操作員按照需要對各分站安排不同的采樣周期，實現對重點分站加以監控。 KJ90NA型煤

54、礦安全監控系統監測處理參數的類型豐富，模擬量有瓦斯、風速、負壓、溫濕度、CO、氧氣、煙霧、水位、電流、電壓、功率、煤位等；開關量有設備開停、風門開關、饋電狀態、電網刀閘等。 監控軟件具有很強的作圖能力，并提供有相應的圖形庫，操作員可在不間斷監測的同時，容易地實現聯機并完成圖形編輯、繪制和修改。 KJ90NA型煤礦安全監控系統軟件設有多級口令保護，只有授權人員才能登錄操作，有效防止了系統數據的損壞和病毒感染。軟件運行可靠性高。誤操作時有聲音、對話框提示。 在實時監視畫面，可對屏幕任意顯示測點單擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單，快速的查詢該點的數據、曲線、定義、運行狀況等信息。 查詢可同時顯示六個測點的曲

55、線并可通過游標獲取相應的數值及時間，顯示曲線可進行橫向或縱向放大。查詢時間段可任意設定(最小一個小時，最大一個月)。同時提供有對曲線的分析、注釋文字編輯框。最后，斷電控制具有回控指令比較，可確保可靠斷電，當監測到饋電狀態與系統發出的斷電指令不符時能夠實現報警和記錄。2）井下分站和電源 井下分站含備用電源，當交流斷電時，分站與傳感器由備用電源供電，可連續供電2小時以上。 KJ90NA型煤礦安全監控系統分站有多種系列供用戶優化配置，分站初始化后，可存儲地面中心站對該分站的報警斷電等控制設置，而且分站可以就地通過紅外遙控器進行手動初始化。 在井下分站完全斷電情況下之后恢復供電，即使井下分站與地面中心站失去通訊聯絡，分站也能夠繼續、獨立地進行工作，自動恢復記憶，按照事先給定的要求實現瓦斯超限斷電報警、斷電和復電控制功能，斷電邏輯可實現瓦斯風電閉鎖裝置和瓦斯斷電儀的全部功能。斷電距離大于2.5km。斷電時間小于2S。 井下監控分站設計有高可靠性的保護電路和程序糾錯功能，在分站出現故障時，可在極短的時間內自動復位并重新啟動單片機投入運行；即使分站仍不能正常