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1、目录1 矿井基本条件 31.1矿井概况 31.2 矿井开采技术条件 31.3开采方法 31.4 开拓方式 31.5通风系统 32 矿井安全监测监控的法规依据 32.1矿井通风检测标准 42.2 火灾检测及防火灭火标准 52.3 矿井粉尘检测标准 62.4 矿井气体检测及其它标准 62.5 实际采用标准 73传感器布置 73.1功能概述 73.2 布置方法 73.3测风站传感器的布置 123.4 监测量统计及传感器用量统计 134 各式传感器技术指标 144.1甲烷传感器（KG9701A）的技术指标 144.2一氧化碳传感器（GTH500(B)）的技术指标 144.3温度传感器（GW50(A)）
2、的技术指标 154.4 风速传感器（KGF15）的技术指标 154.5负压传感器（GF100F(A)）的技术指标 154.6 开关量传感器（GT-L(A)）的技术指标 165分站布置 165.1功能概述 165.2布置方法 175.3 分站数量统计 176 煤矿监控系统型号的确定 176.1监测监控系统概况 176.2 本矿监控监测系统的确定 187 传输方式、电缆和接线盒的确定 19 7.1传输方式 197.2电缆的确定 217.3 接线盒 218 矿井安全监控系统图 219 系统概算 2210 监测系统维护与管理 2311 参考文献 2312 结束语 241 矿井基本条件1.1矿井概况某矿
3、地处平原、地面标高150m，井田走向长度5km，倾斜方向长度3.3km。井田上界以标高165m为界，下界以标高1020m为界，两边以断层为界，井田内煤层赋存稳定，井田可采储量约1.08亿吨。根据开采条件，煤炭供求状况及煤矿安全规程规定，确定此矿为年产150万吨的大型矿井，服务年限为72年。1.2 矿井开采技术条件井田内有两个开采煤层，为k1、k2，在井田范围内，煤层赋存稳定，煤层15，各煤层厚度、间距及顶底板岩性参见综合柱状图。矿井相对瓦斯涌出量为6.6m3/t，通过年产量和矿井相对瓦斯涌出量计算出矿井的绝对瓦斯涌出量为18.8m3/min。煤层有自然发火危险，发火期为1618个月，煤尘有爆炸
4、性，爆炸指数为36。1.3开采方法本井田为两水平两阶段开采，第一阶段划分为两采区，分别是东采区，西采区。两采区同时开采，每个采区布置两个工作面。采区轨道上山均布置在k2煤层的底板稳定细砂石中，区段回风平巷与运输上山，区段运输平巷与轨道上山采用石门连接，为了保证生产正常接替，前期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头，后期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一个岩石下山掘进头。东西两翼各有一个绞车房、变电所、火药库，亦需独立通风。井为箕斗井提煤用，井为罐笼井升降人员、材料、矸石，也作为进风井用，并设有梯子间。1.4 开拓方式根据开拓开采设计确定。采用立井多水平上下山开拓，第一水平标高
5、380m，倾斜长为8252m，服务年限为27年，因走向较短，两翼各布置一个采区。每个采区上山部分和下山部分。西翼的西部为回采面，西翼东部是掘进面，为下一时段的回采做准备。东翼东部为回采面，东翼西部为已经准备好的备用工作面。采区巷道采用集中联合布置。1.5通风系统此矿井采用两翼对角式通风系统，进风井大致位于井田走向的中央，两个回风井位于井田边界的两翼（沿倾斜方向的浅部）。主要通风机的工作方法为抽出式通风.采区采用轨道上山进风，运输上山回风，运输机置于回风流中，要加强此处瓦斯浓度的监控。回采工作面采用U型通风方法。2 矿井安全监测监控的法规依据由于该矿井属于低瓦斯矿井，煤层瓦斯涌出量较小，但是无瓦
6、斯突出危险。煤尘有爆炸性，煤炭有自燃倾向性。为此根据煤矿安全规程、矿井通风安全装备标准及其说明和矿井通风安全监测装置使用管理规定等煤矿安全法规确定矿井安全监测监控系统。2.1矿井通风检测标准1、矿井必须配备有足够数量的风表、干湿温度计、空盒气压计、型倾斜压差计、皮托管及矿井通风多参数检测仪等通风检测仪器仪表。其数量应能满足矿井通风日常管理、瓦斯(含二氧化碳)等级鉴定、反风演习工作的需要，并按矿井测风或通风阻力测定同时工作的组数配备。2、矿务局应装备风速表校验装置和主要通风机性能测定仪。根据所属矿井的风表数量，可配备l2台风速表校验装置，并根据所属矿井或分区主要通风机的数目，配备12台主要通风机
7、性能测定仪。3、 井下空气成分必须符合下列要求：（一）采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。（二）有害气体的浓度不超过表2-1规定。表2-1 矿井有害气体最高允许浓度名 称最高允许浓度()一氧化碳CO0.0024氧化氮(换算成二氧化氮NO2)0.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算。4、 井巷中的风流速度应符合表2-1要求。设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风速不得超过8m/s；梯子间四周经封闭后，井筒中的最高允许风速可按表2-1规定执行。无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可
8、低于表2-1的规定值，但不得低于0.5m/s。综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于表2-1的规定值，但不得超过5m/s。5、 进风井口以下的空气温度（干球温度，下同）必须在2以上。生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26，机电设备硐室的空气温度不得超过30；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。采掘工作面的空气温度超过30、机电设备硐室的空气温度超过34时，必须停止作业。新建、改扩建矿井设计时，必须进行矿井风温预测计算，超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设施。6、 矿井需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大
9、值：（一）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。表2-2 井巷中的允许风流速度井 巷 名 称允许风速/(m/s)最低最高无提升设备的风井和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进、回风巷8架线电机车巷道1.08运输机巷，采区进、回风巷0.256采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154其他通风人行巷道0.15（二）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算。各地点的实际需要风量，必须使该地点的风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合本规程的有关规定。按实际需要计算风量时
10、，应避免备用风量过大或过小。煤矿企业应根据具体条件制定风量计算方法，至少每5年修订1次。7、 矿井每年安排采掘作业计划时必须核定矿井生产和通风能力，必须按实际供风量核定矿井产量，严禁超通风能力生产。8、 矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。对采掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。应根据测风结果采取措施，进行风量调节。9、 矿井必须有足够数量的通风安全检测仪表。仪表必须由国家授权的安全仪表计量检验单位进行检验。10、 矿井必须有完整的独立通风系统。改变全矿井通风系统时，必须编制通风设计及安全措施，由企业技术负责人审批。2.2 火
11、灾检测及防火灭火标准1、开采有自燃倾向煤层的矿井应配备煤矿专用气相色谱仪及煤自燃性测定仪与阻化剂喷射泵，并应符合下列规定： a 气相色谱仪和煤自燃性测定仪可按180t/a及其以下矿井各配l套(台)，180t/a以上矿井财各配2套(台)，其中0.6 Mt/a及其以下矿井可不配备煤自燃性测定仪。 b 矿务局应配备12套气相色谱仪。 c 阻化剂喷射泵按一、二级自燃矿井每个采煤工作面必须配置1台，三、四级自燃矿井每个采区必须配置1台。2、 一、二级煤层自燃矿井和采用氮气防灭火、综采放顶煤开采有自燃倾向的厚及特厚煤层的矿井必须配置矿井火灾预报束管监测系统。3、 采用胶带输送机的矿井，应配置胶带机硐室自动
12、灭火系统。矿井主要机电硐室也应配置该系统。其数量：主胶带机机头、机尾应各配备1套，其余的只在机头配l套；主要机电硐室也应配置1套。4、 采用综采放顶煤开采有自燃倾向的厚及特厚煤层的矿井，必须配备惰性气体防灭火装置。可选择深冷空分法制液氮装备，井下移动式膜分离制氮装备或燃油除氧惰气发生装置其中的一种配备l套。2.3 矿井粉尘检测标准1、矿井必须配备全尘和呼吸性粉尘的采样器和测定仪，其数量应根据矿井井型及防尘专业人员数配备；并根据矿井采掘工作面数目配备个体采样器。2、 矿井的锚喷支护巷道应采用混凝土喷射机除尘器除尘，每个锚喷工作面应配备l台，并配有50的备用量。3、矿井的掘进工作面应根据巷道掘进机
13、械、局部通风方式和相互匹配的通风除尘系统采用除尘设备，并应符合下列规定：a 每台巷道掘进机应配1台除尘器b 每个钻爆法掘进工作面应配备1台掘进通风除尘器，并配备有20的备用量。4、 锚喷工作面的锚喷队应配备压风呼吸器，并根据锚喷工艺(打眼、锚喷)的作业人员数按每个锚喷工作面配备1型、2型压风呼吸器各1台。2.4 矿井气体检测及其它标准1、矿井必须配备足够数量的光学瓦斯检定器和适量的高浓度瓦斯检定器、便携式瓦斯检测报警仪，并应配有瓦斯报警矿灯。其配备范围和数量应符合下列规定：2、矿井必须配备必要的瓦斯、氧气检测仪和一氧化碳检定器，并应符合下列规定： a 瓦斯、氧气检测仪可按中、小型矿井515台，
14、大型矿井2045台配备。b 一氧化碳检定器的数量可按矿井的采区数目配备。3、矿井应配备瓦斯检定器校正装置。其数量应根据矿井瓦斯检定器的数量，按中、小型矿井12台，大型矿井25台配备。瓦斯检定器综合校验台宜在240t/a及其以上大型矿井装备1台，180t/a及其以下矿井可在矿务局装备12台，集中统一进行瓦斯检测仪器仪表的校验。4、 矿井的综采、高挡普采工作面的采煤机，必须装设采煤机瓦斯断电控制仪，并按每台采煤机1台配备。5、 局部通风机和掘进工作面中的电气设备，必须装设风电闭锁装置。在低瓦斯矿井中的瓦斯异常区域、高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井的每个掘进工作面均应装设1套风电瓦斯闭锁装置，并应有20
15、的备用量。6、 矿井都应配备隔爆型电缆硫化热补器。在综采或高档普采矿井，每个采煤工作面可配备1台；其它矿井可每个采区配备1台。2.5 实际采用标准总之，在参照以上标准的情况下，根据本矿的特点具体问题具体分析，所以本矿的安全设计标准应以监控瓦斯和风速为主，因为煤层有自然发火危险，还需要检测矿井火灾。监控系统还需要监测一氧化碳等其他有毒有害气体，温度，风门开关等环境参数，以及各种机电设备的生产参数和运行情况。3传感器布置3.1功能概述矿用传感器大体可分为环境传感器和生产参数传感器两大类。环境传感器一般包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、温度、湿度、风速、负压、粉尘、烟雾等，而生产参数传感器主要包括设备开
16、停、料位、皮带称重、机组位置、皮带打滑、电压、电流、功率等。3.2 布置方法结合该煤矿的实际情况，本设计中主要布置甲烷、一氧化碳、温度、风速、负压等环境传感器及风门开关、绞车开停、人行车开停、皮带机开停、水泵开停等开关量传感器。其布置按以下方法考虑。（1） 瓦斯传感器布置根据矿井通风安全监测装置使用管理规定，井下瓦斯传感器的布置应按如下进行。 回采工作面传感器的布置回采工作面主要有东翼的综采工作面、高档普采工作面、备用的高档普采工作面以及西翼的综采工作面、高档普采工作面，瓦斯传感器的布置示意图如图3-1所示。U型通风方式在上隅角设置甲烷传感器T0，工作面设置甲烷传感器T1 ，工作面回风巷设置甲
17、烷传感器T2；若煤与瓦斯突出矿井的甲烷传感器T1不能控制采煤工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备，则在进风巷设置甲烷传感器T3；图3-1 回采工作面传感器的布置示意图掘进工作面传感器的布置要求在瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，如 图3-2 瓦斯矿掘进面甲烷传感器布置东翼的综采工作面、高档普采工作面、备用的高档普采工作面以及西翼的综采工作面、高档普采工作面，瓦斯传感器按图3-2所示布置。掘进工作面与掘进工作面串联通风时，应按图3-3所示。图3-3 高瓦斯双巷掘进面甲烷传感器布置示意图机电设备硐室传感器的布置要求机电设备硐室遇到以下情况之一，应设置系统或断电低浓度瓦斯传感器
18、。a瓦斯涌出的机电设备调室，应在瓦斯浓度较大的地方设置一个系统或断电低浓度瓦斯传感器。b回风流中设置机电硐室时，瓦斯传感器应按图3-4所示布置。T1的报警浓度为0.5%CH4，瓦斯断电浓度为0.5%CH4，复电浓度小于0.5%CH4，断电范围为机电硐室内全部非本质安全型电器设备。传感器安装时，应悬挂安装，轴线与铅垂线夹角小于30，吊挂时，距离顶板应小于300mm。图3-4 机电硐室瓦斯传感器布置图意图意针对以上甲烷传感器的布置，其不同位置甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围如表3-1 。 表3-1 甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围甲烷传感器设置地点编号报警浓度断
19、电浓度复电浓度断电范围采煤工作面上隅角T01.0%CH41.5%CH41.5%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面T11.0%CH41.5%CH41.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面T11.0%CH41.5%CH41.0%CH4工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备采煤工作面回风巷T21.0%CH41.0%CH41.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井回采工作面进风巷T30.5%CH40.5%CH40.5%CH4进风巷内全部非本质安全型电气设备采用串联通风的
20、被串采煤工作面进风巷T40.5%CH40.5%CH40.5%CH4被串采煤工作面及其进回风巷内全部非本质安全型电气设备回风流中机电设备硐室的进风侧T0.5%CH40.5%CH420m响应速度：20s 信号传输距离：2km工作稳定性：可连续工作15天；整机工作电压：924VDC（本安电源）。安全特征：防爆标志Exibd使用环境：040，湿度98，80116kPa，风速8m/s。催化元件寿命：1年4.2一氧化碳传感器（GTH500(B)）的技术指标工作电压：924V DC工作电流：100mA DC检测范围：0500PPm CO检测误差：F.S范围内5%(相对误差)显示方式：三位红色LED显示(分辨
21、率：1PPm CO)输出信号：2001000Hz、1.05.0mADC防爆型式：Exib矿用本安型外形尺寸：(19011457)mm4.3温度传感器（GW50(A)）的技术指标测量范围：050； 基本误差：2； 工作电压：1224V DC（本安电源）；工作电流：80mADC信号输出：频率型2001000Hz；电流型15mA；传输距离：2km显示方式：四位红色数码管，左第一位为功能位：1调零，2调精度，3自检；后三位为测量值。安全特征：防爆标志Exibd （+150）使用环境： 040；相对湿度95；大气压力80106kPa；风速08m/s；4.4 风速传感器（KGF15）的技术指标测量范围：0
22、.315m/s基本误差：0.3m/s工作电压：924V DC工作电流：70mA DC显示方式：就地显示3位LED输出信号：15mA DC、2001000Hz防爆型式：Exib4.5负压传感器（GF100F(A)）的技术指标测量范围：负压0100KPa； 基本误差：3； 信号输出： 1 mA5mA 或2001000Hz（线性对应负压0100KPa）显示方式：四位红色数码管，后三位显示测量值（KPa）； 左起第一位为功能位：1调零，2精度调节，3量程设置。响应时间：30s；信号带负载能力：0400整机工作电压：1324V DC（本安电源）。整机工作电流：6小时 超长的零点，精度调校周期：100天长
23、寿命检测元件：1.5年 宽量程连续检测范围：0.00-100%CH4 地面组网半径：50km 传感器接线距离：2km 井下传输距离：20km 多信号制式：标准FSK/高频调相/基带双流码4、广泛的兼容方式KJ101矿井监控系统不受分站模式的束缚，各监控参数均具有独立性，硬件和软件的使用，检索、显示都可以不受安装地点,连接端口,归属何分站的影响,井下网络可以挂接任何模式的监控仪。5、其他功能丰富监控系统的故障中有近70%是传输线造成的，本系统设计有智能三通（KFF1型遥控分路器），当系统传输线发生短路时，能自动切除短路支线并报警记录。随着监控产品的技术升级，单片机的应用已普及到传感器，但随之而来
24、的“死机”问题尚不能完全杜绝。本系统独有的总清“分站”和总清“传感器”功能，使用人员无须下井，在地面可随意下发总清启动命令，以唤醒“死锁”的分站和传感器。本系统井下设备广泛运用了红外遥调，遥控技术。6、软件功能齐全7 传输方式、电缆和接线盒的确定7.1传输方式 矿井监控信息传输标准是矿井监控系统硬件通用、软件兼容、信道共用、信息共享的基础，对促进矿井监控产品标准化、提高产品质量具有重要作用。矿井监控信息传输标准对矿井监控系统的传输介质、网络结构、传输方向、复用方式、信号量等进行了规定。7.1.1传输介质 煤矿井下的特殊环境制约了井下无线通信的发展，因此，除移动设备的监控外，一般都采用价格低廉，
25、又便于安装维护的双绞线矿用电缆，也有采用大容量的光缆，以适应多媒体综合监控的需要。因此，矿井监控系统的传输介质可以是电缆、光缆等传输介质。7.1.2网络结构 一般工业监控系统电缆敷设的自由度较大，可根据设备、电缆沟、电杆的。位置选择星形、环形、树形、总线形等结构。而矿井监控系统的传输电缆必须沿巷道敷设，挂在巷道壁上。由于巷道为分支结构，并且分支长度可达数千米。因此，为便于系统安装维护，节约传输电缆，降低系统成本，宜采用树形网络结构。7.1.3传输方向 单向传输仅适用于监测系统，全双工传输使用传输通道较多。因此，矿井监控系统宜采用半双工传输。7.1.4复用方式常用的复用方式有频分制、时分制、码分
26、制和它们的混合方式。比较如下：1） 时分制和码分制多路合成后的信号不会造成能量在时间上的集中，因而对本质安全性能无影响。频分制多路合成信号的路数愈多，则在传输线上的信号的瞬时功率和平均功率均正比的增大，有可能造成能量过分集中而危害到系统的本质安全性能。2） 时分系统可以方便的用多位数码传送模拟量，用1位码位传送开关量（模拟量比开关量有更多的信息量），这种传输方式对信道资源的利用而言是经济合理的。频分系统由于区分频率的滤波难以做得非常敏锐，开关量和模拟量大体要站相同的频带宽度，这就造成开关量信道频率资源的浪费。码分制对开关量和模拟量的传输优于频分制，劣于时分制。3） 时分系统的信号形式与计算机所需的信号非常相近，故时分系统便于计算机接口和系统的智能化。码分制系统也便于计算机管理，而频分系统与计算机的借口则比较复杂。4） 在信息传输速率不高的情况下，时分系统中各路之间的相互干扰较小。码分制系统在系统同步情况下，各路之间无干扰。频分制系统各路干扰较大。5） 时分系统和码分系统中各路信息的发送与接收需要严格同步，
