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1、神华宁煤集团枣泉煤矿西翼区安全监测监控系统工程详细设计方案北京康斯培克环保系统设备有限公司有限公司2009年 11月神华宁煤集团枣泉煤矿西翼区安全监测监控系统工程详细设计方案内部审批表编 制 人张磊审 核 人：赵健技术主管：赵健项目经理：姚宝文 承建单位：北京康斯培克环保系统设备有限公司 审批日期： 2009 年 月 日详细设计方案报审表工程名称：神华宁煤集团枣泉煤矿西翼区安全监测监控系统工程 文档编号：CCBZQ091118致：中铁信弘信（北京）信息工程咨询有限责任公司枣泉项目监理部我方根据合同的有关规定完成了神华宁煤集团枣泉煤矿西翼区安全监测监控系统工程详细设计方案的编制，并经我单位上级技
2、术负责人审查批准，请予以审查。附：神华宁煤集团枣泉煤矿西翼区安全监测监控系统工程详细设计方案承建单位（章） 项目经理 日 期 专业监理工程师审查意见： 专业监理工程师 日 期 总监理工程师审核意见： 总监理工程师 日 期 目 录一、概况31.1 矿井概述31.2 系统运行环境3二、KJ31N综合安全监控系统设计原则及依据3三、KJ31N煤矿安全监控系统结构4四 、枣泉煤矿西翼采区安全监控系统设备的设置54.1地面中心站设备54.2甲烷传感器的设置64.3其它传感器的设置7一氧化碳传感器的设置7风速传感器的设置8风压传感器8烟雾传感器的设置8温度传感器的设置9开关量传感器的设置9其他传感器的设置
3、：10区域控制器的设置：10五、枣泉煤矿西翼采区系统功能设计10六、设备安装13七、线缆敷设14八、监测系统框图14九、监测系统监测设备井下布置图14十、设备明细表15一、 概况1.1 矿井概述神华宁夏煤业集团有限责任公司枣泉煤矿位于宁夏回族自治区中东部,行政区划隶属灵武市宁东镇和马家滩镇管辖。井田采用斜井开拓方式。主副斜井井口在工业场地内，回风斜井井口在回风场地内。井筒均落底于2#煤层，主、副井筒落底标高+1300m。根据各煤层分布情况，移交采区为11采区，开采2煤层。矿井属低瓦斯矿井。矿井辅助运输采用无轨胶轮车运输系统。1.2 系统运行环境枣泉煤矿井属中温带大陆性干旱半干旱季风气候。冬季寒
4、冷，夏季炎热，春季风沙频繁，昼夜温差悬殊，降雨量小蒸发量大。1安装地点： 矿井地面及井下2海拔高度： 地面+1300+1600m，井下+850+1380m 3安装环境： 多尘、潮湿，煤尘具有爆炸性4环境温度： 地面-30455湿度： 90%二、KJ31N综合安全监控系统设计原则及依据 煤矿安全规程 矿井通风安全质量标准化标准 矿井通风安全监测装备使用管理规定 煤矿监控系统总体设计规范 煤矿监控系统中心站软件开发规范 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求 煤矿安全质量标准化标准 煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ6201-2006)2006.05
5、 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2007)2007 MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件 神华集团公司所属井工煤矿安全生产信息系统技术标准（1.0版）。 神华宁煤集团枣泉煤矿西翼采区巷道布置图三、KJ31N煤矿安全监控系统结构北京康斯培克环保系统设备有限公司KJ31N(S800)型系统采用MODBUS通讯协议，是目前国际上最新一代的工业总线式监控系统。该系统硬件回路结构为标准的工业以太光纤环网，节点型设备遵循TCP-IP协议，可以与其它工业系统共用光纤环网。由于KJ31N煤矿安全监控系统采用先进的总线式处理模式，能充分发挥各部分设备的性能优势，结构
6、简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。系统主干连接为总线型结构，安装扩展简单。组成结构如下：A地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通讯等任务。网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据，监测信息可以在调度大屏上轮换显示。地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；地面监控中心站主要有主机(备机)、服务机、图形机、网络交换机、报表打印机、UPS电源、避雷器等设备；系统监控地面中心站采用
7、全网络化结构，便于实时监测信息、图象信息及文件共享。网络构成为Ethernet以太局域网，通信协议为TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX等。B工业以太环网平台。地面监控主机与服务机、图形机采用TCP/IP网络协议进行通讯。主机与井下监控设备采用RS232信号进行通讯。C先进的区域控制器，区域控制器系主要完成对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯，当主干传输故障时，区域控制器可按照预先设置好的逻辑进行断电闭锁控制。D各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器等设备，是整个监测系统最前沿的终端设备，采用数字信号传输，抗干扰性强，负责对各监测
8、点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控中心站控制指令的执行等。四 、枣泉煤矿西翼采区安全监控系统设备的设置4.1地面中心站设备枣泉煤矿西翼采区地面中心站，沿用位于福利楼灯房旁边的原东井安全监控系统中心站，待新中心站建好后在进行搬迁，监控主机2台（含1台备用）、主备机热切换器1台、干线驱动器2台、服务机1台、图形机1台、地面环网交换机1台、激光打印机1台、针式打印机一台、监控软件1套、UPS电源1台、语音报警装置1套。如图1所示。监控主机监控备机主备机切换器干线驱动器网络交换机干线驱动器服务机打印机图形机报警器图1：枣泉煤矿西翼采区安全监控系统中心站设备布置图4.2甲烷传感器的设
9、置西翼区井下采区配有一个采煤回采工作面、两个综掘工作面、一个普掘工作面，甲烷传感器选配如表1：表1 甲烷传感器的安设位置、报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围安装地点报警浓度断电浓度复电浓度断电范围11201综采工作面（距工作面10m内）1.0%1.5%1.0%所在工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备11201综采工作面回风巷（上部顺槽尾部距大巷10m15m）1.0%1.0%1.0%所在工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备11201综采工作面上隅角设置甲烷传感器1.0%1.5%1.0%所在工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备串入11201综采工作面进风设置甲烷传感器0.5%
10、0.5%0.5%所在工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备综掘工作面一、综掘工作面二、普掘工作面（掘进工作面5m）1.0%1.0%1.0%所在掘进巷道内全部非本质安全型电气设备综掘工作面一、综掘工作面二、普掘工作面（掘进巷尾部至联络巷10m15m）1.0%1.0%1.0%所在工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备采区总回风巷测风站0.7%0.7%0.7%采区回风巷内全部非本质安全型电气设备机电硐室（井下中央变电所、11采区中部变电所、爆炸材料发放硐室）1.0%1.5%1.0%机电硐室内全部非本质安全型电气设备4.3其它传感器的设置4.3.1一氧化碳传感器的设置（1）在采区总风巷的测风站
11、设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。（2）在采煤工作面的回风巷（上部顺槽尾部距大巷1015 m）设置一氧化碳传感器1个，报警浓度为大于等于0.0024%CO。采煤工作面和工作面上隅角各设置一氧化碳传感器1个，报警浓度为大于等于0.0024%CO。（3）在风井的风峒内设置一氧化碳传感器1个，报警浓度为0.0024%CO。（4）在井下输送机滚筒下风侧1015m处设置一氧化碳传感器1个，报警浓度为0.0024%CO。（5） 掘进工作面回风设置一氧化碳传感器1个，报警浓度为0.0024%CO。（6）缓坡斜井井底设置一氧化碳传感器1个，报警浓度为0.0024%CO。4.3.2风速传感器的设
12、置（1）在采区总风巷测风站设置风速传感器。（2）在井下主斜井进风巷、副斜井进风巷均设置风速传感器。（3）在采煤工作面的回风巷（上部顺槽尾部距大巷1015m）设置风速传感器1个。（4）在风井的风峒内设置风速传感器。（5）当风速低于或超过煤矿安全规程的规定值时，应发出声、光报警信号。4.3.3风压传感器在风井的风峒内设置负压传感器1个。4.3.4烟雾传感器的设置在各带式输送机滚筒下风侧1015m处，设置烟雾传感器1个。4.3.5温度传感器的设置（1）在采区总风巷的测风站设置温度传感器，报警值为30。（2）在井下中央主变电所、11采区中部变电所、爆炸材料发放硐室均设置温度传感器1个，报警值为34。（
13、3）在采煤工作面、上隅角和回风巷设置温度传感器，报警值为30。（4）在风井的风峒内均设置温度传感器1个，报警值为30。（5）掘进工作面回风设置温度传感器1个，报警值为30。4.3.6开关量传感器的设置（1）开停传感器通风机房4个；掘进局部通风机12个；主井驱动机房2个；采煤机、带式运输机、转载机等共12个；井下主排水泵3个制氮（空压）站6个井下空压机2个（2）在各采煤工作面、掘进工作面风门外设有风门传感器各2个，声光报警仪2个，当两道风门全部打开时，发出声光报警信号。（3）在掘进工作面局部通风机风筒末端设置风筒传感器1个。（4）为监测被控设备瓦斯超限是否断电，被控开关的负荷侧必须设有馈电状态传
14、感器。（5）在各采煤工作面、掘进头馈电开关处设置馈电开关传感器1个。4.3.7其他传感器的设置：（1）在井底水仓设置水位传感器2台。（2）在井下中央变电所设置电量传感器。（3）所有开关量传感器需设置监控器，以用来进行信号转换和地址识别。4.3.8区域控制器的设置：在采煤工作面、掘进工作面均设有区域控制器。五、枣泉煤矿西翼采区系统功能设计1.系统具备瓦斯电闭锁、故障闭锁、风电闭锁功能。2.系统能监测瓦斯、风速、负压、温度、一氧化碳等环境参数；监测风门、主要机电设备开停、馈电状态及累计量等生产工况参数。3.系统具有防雷措施，有效地防止雷电击毁设备，避免引起井下瓦斯爆炸。4.系统具有抗干扰措施，大型
15、机电设备启停及无线通讯设备电磁干扰不能影响系统工作。5.可显示监测数据、图形、曲线和报警点及数值。6.系统的人机界面友好，所有显示和打印由操作人员用鼠标进行简单的点击即可，任何人都可方便使用。系统有设置密码功能，只有密码正确才能进入系统参数配置等重要操作。7.系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。系统应能在同一时间坐标上，同时显示多个模拟量曲线和开关量状态图，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量数值和开关量状态。8.系统应具有实时存盘功能。存盘内容包括：甲烷、风速、CO、温度等重要测点模拟量的实时监测值；模拟量统计值（最大值、平均值、最小值）；报警及解除报警时间及状态；断电/复电时间
16、及状态；断电/馈电逻辑关系不符合报警时间及状态；设备开/停时间及状态；开关量累计；设备故障/恢复正常工作时间及状态等。在这些存盘项目中，除重要监测模拟量的实时监测存盘记录应保持24小时以外，其余均应保存1年以上。9.系统应具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反映安全生产状况。显示内容包括井下监控设备模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值，图页可分页显示等功能。10.系统必须具有开关量状态图及。系统应具有列表显示功能。模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警门限、断电门限、复电门限、监测值、最大值、最小值、平均值、断电/复电命令、馈电状态、超限报警、断电逻辑不符合报警、传感器故障
17、等。开关量显示内容包括地点、名称、开/停时刻、状态、工作时间、开停次数、传感器状态等。累计量显示内容包括地点、名称、单位、累计量。11.系统具有报表、曲线、动态图形、打印功能。用户可根据自己需要方便的设置各类表格。12.调出整幅画面85%的响应时间应小于2秒，其余画面应小于5秒13.对各类报警信息进行处理，传感器超限时有声光报警显示，并在主机和终端上都有报警功能，主机屏幕上有醒目的报警条，显示传感器的数值、地点及报警时间。传感器报警、断电点通过软件来设定或修改。14.系统能提供多种诊断功能，包括故障类型及时间、地点显示，除实时指示各种设备的故障类型、位置并报警外，还提供故障统计功能，包括系统的
18、传输校验、误码率测试、传感器故障统计、分站故障统计等等监测系统的自身诊断。15.系统具有具有异地断电/复电功能。断电/复电响应时间不大于30 秒。应具有异地控制与区域控制器和智能传感器输出控制组成三重控制。甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间应不大于2秒。18.死机率应小于1 次/720 小时。19.系统传输速率：4800波特；20系统传输距离：不小于25Km；21.系统巡检周期：20s；22.系统传输误码率：10-8；23.系统传输精度：1%；24.系统容量：15000个点；25当交流断电时，传感器由P4000备用电源供电，可连续供电2小时以上。28.瓦斯传感器性能稳定（稳定周期不小于1
19、5 天），监测数据准确，可靠运行寿命在一年以上。六、设备安装1、瓦斯传感器的安装方式为垂直悬挂安装，其距顶板（顶梁）不大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm，同时不影响行人和行车。2、一氧化碳传感器安装方式为垂直悬挂，其距顶板（顶梁）不大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm，同时不影响行人和行车。3、风速传感器的安装方式为垂直悬挂安装，安装点应设在巷道前后10m内无分支、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计量风量的地点。4、温度传感器安装方式为垂直悬挂，其距顶板（顶梁）不大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm，同时不影响行人和行车。5、负压传感器的安装方式为垂直悬挂安装，其距顶板（
20、顶梁）不大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm，同时不影响行人和行车。6、风门开关、设备开停、馈电状态传感器的安装依被测设备状况而定。7、区域控制器采用吊挂方式，安装在没有淋水的地方或硐室中。8、干线扩展器（P5000）及备用电源（P4000）扩展器应安装在变电所，低压配电点等机电硐室内或其它处于新鲜空气流通的供电开关附近。七、线缆敷设1、井下电缆沿巷道吊挂敷设，敷设中在已有的通信信号电缆支架上敷设。2、在机械提升的进风倾斜井巷的电缆沿巷道顶部敷设，并加有保护措施。3、地面室内敷设的电缆，沿地面电缆沟敷设（与通信信号电缆共用电缆沟），室内电缆敷设沿室内电缆沟敷设。4、主井井筒电缆在已有的通
21、信信号电缆支架上敷设。八、监测系统框图见附件1监测系统框图九、监测系统监测设备井下布置图见附件2监测系统监测设备井下布置图十、设备明细表表2设备明细表序号名 称型 号单位数量备 注1非本安干线驱动器P5020B台12本安干线驱动器P5020B台13干线扩展器P5000台154区域控制器P2782台95矿用隔爆型电源箱P4000A-2/24台156隔爆兼本安断电器DJS-3台87低浓甲烷传感器P2140KP台208风速传感器KGF2台89温度传感器P4108台1610开停传感器KGT9台4711风门传感器GFK3080-I台4312风筒传感器KG5009 800台513烟雾传感器GQL0.1台914一氧化碳传感器P2030KP台1615负压传感器GP80（含电源）台216馈电传感器GKT1271140-V-E台817防雷器FL-1台118干线电缆MHYVP2*3.3+2*0.85km2019断电电缆MYQ-0.3/0.5 42.5km1020风门语音报警器KXH18套43含电源21多功能监控器P5003台27