安全監(jiān)測監(jiān)控課課程設計報告

1、中 國 礦 業(yè) 大 學安全監(jiān)測監(jiān)控課課程設計報告組員姓名學 號班級成績21056128安全05-121056129安全05-121056130安全05-121056131安全05-121056132安全05-121056133安全05-1本組人員的工作分工情況：負責整理資料：負責資料的收集：負責資料的收集：負責查閱設備和儀表的類型和價格：負責查閱設備和儀表的類型和價格：負責校驗資料和設計內(nèi)容的校對 目錄第一章 礦井概況 11 礦區(qū)概述12 采煤13 掘進14 通風15 瓦斯16 發(fā)火期第二章 熟悉有關(guān)的煤礦安全法規(guī)和設計規(guī)范第三章 確定監(jiān)控所需傳感器的種類及數(shù)量。第四章 確定分站的容量和數(shù)量。

2、第五章 確定傳輸方式、電纜長度和接線盒的種類和數(shù)量。分析比較各廠家監(jiān)控系統(tǒng)的功能及特點，確定具體的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)型號。第六章 繪制監(jiān)控系統(tǒng)配置圖。第七章 系統(tǒng)概算（繪制系統(tǒng)配套清單及價格表）。第一章 礦井概況11 礦區(qū)概述本礦井設計生產(chǎn)能力為240萬t/a，服務年限為55.14a。本礦井采用立井單水平上下山方式開拓，第一水平為+855m。主井井筒直徑為6.5m，凈斷面積為33.18；副井井筒直徑為7.5m，凈斷面積為44.18。井下煤炭主要采用膠帶輸送機運輸；輔助運輸采用架線式電機車牽引礦車運輸，帶區(qū)采用無極繩絞車牽引1.5t固定式礦車、5t材料車、1.5t平板車運輸。礦井為低瓦斯礦，煤塵有爆炸

3、危險。礦井工作制度為“三八”制，提升設備年工作日為330天。由于礦井的井型較大，所以主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐籠提升設備、材料、運送人員。1.11礦區(qū)的地理位置汾西礦業(yè)集團新峪煤礦有限責任公司，位于山西省呂梁地區(qū)孝義市兌鎮(zhèn)鎮(zhèn)，在孝義市城西20處，距介休城約45。地理坐標東經(jīng)111°3512111°3903，北緯37°004037°0729。礦區(qū)的地形特點礦區(qū)位于呂梁山中段，汾河中游西岸，屬黃土高原中丘陵地貌，礦區(qū)最高點位于南部海拔標高1150.2，最低點位于礦區(qū)中北部的兌鎮(zhèn)河谷，海拔標高847.50。相對高差302.7，礦區(qū)地勢形態(tài)為南部中部相對較

4、高，北部東部相對較低，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫呈“V”字型發(fā)育，溝谷基本呈南北向，新生界的黃土主要分布在山梁垣上，基巖一般多出露在溝谷中，縱觀全區(qū)其地貌特征為中等切割至輕微切割的中低丘陵類型。礦區(qū)的交通條件礦區(qū)交通便利，南同蒲鐵路介(休)西(泉)支線從礦區(qū)邊界穿過，并設有兌鎮(zhèn)車站，往西至陽泉曲車站。新整修的省道孝午公路沿兌鎮(zhèn)河北岸，經(jīng)井田南部通過；經(jīng)水峪至胡家窯線與太原至柳林307國道相接。公路通過礦區(qū)往東通大運高速公路及108國道，鐵路公路可達全國各地，見圖1-1交通位置圖，附礦區(qū)距鄰近主要城市距離見表1-1。圖1-1礦區(qū)交通位置圖1.14 礦區(qū)的氣候條件及地震情況本區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶园敫珊蛋霛駶櫄夂?/p>

5、，春季風大雨少干旱，夏季多雨炎熱，秋季溫暖濕潤，冬季寒冷少雪，四季分明，年平均氣溫在10.3左右，一月份最低平均氣溫-10.5，最低-23。七月份氣溫最高，最高可達39，平均降雨量約500，雨水多集中在7-9月份，占全年降雨的60-80%；年蒸發(fā)量為1800-1900。每年十一月至次年四月為凍結(jié)期，最大凍土深度0.74。春、冬兩季多刮西北風，夏、秋以東北風為主。根據(jù)1978年5月2日山西省抗震工作辦公室、山西省建委，山西省地震局“關(guān)于頒發(fā)山西省地震基本裂度區(qū)劃分圖及說明的通知”，本地區(qū)裂度為6度。1.15礦區(qū)的水文情況本區(qū)內(nèi)地表水屬黃河流域汾河水系，井田南面是兌鎮(zhèn)河，河床寬150-200，部分

6、地段河床已壓縮到60，河床與地形坡度基本一致。一般流量甚微，僅暴雨時較大，屬季節(jié)性河流，受季節(jié)影響較大，雨季山洪匯集，河水猛漲，旱季河水流量較小，甚至干涸。1.16礦區(qū)的電源和水源礦井用電采用雙回路供電系統(tǒng)，一回引自集團公司自備電廠后莊變電站的內(nèi)部電網(wǎng)，電壓110，輸電距離2；一回引自華北電網(wǎng)兌鎮(zhèn)變電站，電壓110，輸電距離2。礦區(qū)建有自備水源地，取奧陶系灰?guī)r巖溶地下水，水質(zhì)經(jīng)化驗符合國家有關(guān)規(guī)定。新峪礦共有九口水源深井，總出水量為250，是新峪礦工業(yè)用水和生活用水主要來源，主要用于鍋爐房、澡堂、食堂及工人村生活用水等。為礦區(qū)的進一步發(fā)展提供了水源保證。117煤層埋藏條件井田內(nèi)含煤地層主要為上

7、古生界石炭系太原組及二疊系山西組，含煤巖系總厚度為143.92，共含煤層12層，煤層總厚為16.28，含煤系數(shù)為9.5%，計算儲量煤層為3層，即2#、9#及10#煤層，總厚度為13.7。12采煤方法汾西新峪煤礦，年生產(chǎn)能力為240萬噸，設計服務年限55年。礦井為立井單水平開拓，主井、副井、風井各一個，采用中央邊界式通風，副井進風、風井回風。煤炭運輸方式為膠帶輸送機運輸，輔助運輸方式采用軌道運輸。礦井主采煤層為2#、9#和10#。帶區(qū)為前進式，煤層開采為下行式。采煤方法為傾斜長壁綜合機械化一次采全高全部垮落法。礦井年工作日為330天，每天凈提升時間為16小時?；夭?、掘進工作面均采用，“三八”制勞

8、動組織形式。由于開采條件優(yōu)越，所以本礦井采區(qū)布置采用帶式布置方式。工作面推方向和推進度為減少巷道維護工程量以及獲得良好的通風效果，回采工作面的通風類型為U型后退式通風。煤層的采煤工藝為傾斜長壁綜采一次采全高全部垮落采煤法可采儲量表2-8礦井儲量總匯表煤層工業(yè)儲量()永久煤柱損失()設計開采損失()設計開采儲量()2#40.9524.5716.386.143.869#14.298.575.711.610#69.4341.6627.7714.127.77合計118.370.9847.3120.269.07162.93確定礦井的年生產(chǎn)能力為240萬13掘進方式帶區(qū)內(nèi)巷道主要有三種：巖巷、煤巷和半煤巖

9、巷。掘進帶區(qū)車場時，采用鉆爆法施工，掛腰線掘進；掘進煤巷和半煤巖巷時，采用配套綜掘設備進行落、裝煤巖，通過橋式膠帶轉(zhuǎn)載機和可伸縮帶式輸送機運輸煤巖。分帶軌道斜巷和分帶運輸斜巷均為沿空掘巷。煤巷掘進主要采用綜掘，支護方式采用錨網(wǎng)支護。14通風方式通風方式：中央并列式主通風機的工作方法為抽出式。中央邊界式通風，副井進風、風井回風。表4-7井筒風速驗算表井筒名稱風 量()斷 面()風 速()允許風速()驗算結(jié)果最低最高副井69.744.181.68符合規(guī)定風井69.715.94.215符合規(guī)定151礦井瓦斯、煤塵及自燃情況礦井瓦斯相對涌出量為0.44，屬低瓦斯礦井；煤塵的爆炸性指數(shù)在38以上，煤塵有

10、爆炸危險性，煤塵有自燃發(fā)火危險性，屬二類自燃，；二氧化碳相對涌出量為3.44，二氧化碳為高等級礦井。161煤層發(fā)火期：發(fā)火期一般為6個月。第二章 熟悉有關(guān)的煤礦安全法規(guī)和設計規(guī)范安全規(guī)程規(guī)定：工作面和回風巷道的瓦斯?jié)舛炔桓哂?%，總回風巷道的瓦斯不高于0.75%。 工作面的風速小于4m/s風峒內(nèi)的風速小于10m/s工業(yè)衛(wèi)生標準規(guī)定：礦井內(nèi)CO的濃度不大于24ppm,呼吸性粉塵中SiO2濃度含量的大于10%時，其濃度小于2g/m3; SiO2濃度含量的小于10%時，其濃度小于10g/m3設計規(guī)范：礦井在本著安全的基礎上，要盡量降低成本。第三章 確定監(jiān)控所需傳感器的種類及數(shù)量測量風速：超聲波渦旋風

11、速儀設備名稱設備型號單位數(shù)量瓦斯傳感器KG9701A臺80一氧化碳傳感器GTH500（B）臺60溫度傳感器GW50（A）臺60風速傳感器KGF15臺20壓力傳感器GF5F（A）臺20開停傳感器GT-L（A）臺40饋電/斷電器KDG3K臺40第四章 確定分站的容量和數(shù)量。系統(tǒng)組成: 中心站、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)分站、各種傳感器、機電控制設備基本容量：64個數(shù)據(jù)分站，最大可擴展到128個分站。分站容量：8路模入，8/12路開入，8路開出。系統(tǒng)總量：模入量512個，開入量512個，開出量512個。信息傳輸：有線時分制調(diào)制方式：頻移鍵控傳輸速度：2400比特/秒傳輸距離：20公里系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：樹狀形我國煤礦監(jiān)

12、控系統(tǒng)大多采用集散型結(jié)構(gòu)、樹狀網(wǎng)絡，以大容量（測點數(shù)）、多參數(shù)（測量參數(shù)的類別）、多功能、時分制傳輸方式為主。傳感器：瓦斯、CO、風速、溫度、差壓、煙霧等環(huán)境參數(shù)；煤倉煤位、水倉水位、機組位置、皮帶運煤量、風機風壓、機電設備的開停等生產(chǎn)參數(shù)；皮帶速度、皮帶跑偏、軸承溫度等機電設備的狀態(tài)參數(shù)；電壓、電流、功率等電量參數(shù)等等。技術(shù)指標： 中心站至最遠測點的距離10Km 傳感器至分站的傳輸距離 1Km 系統(tǒng)巡檢時間30S 控制執(zhí)行時間 30S 系統(tǒng)誤差 1 時分制監(jiān)測系統(tǒng)的誤碼率 10-6甲烷傳感器設置地點報警濃度斷電濃度復電濃度斷電范圍采煤工作面1.0%CH41.5%CH41.0%CH4工作面及其

13、回風巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設備礦井的掘進工作面1.0%CH41.5%CH41.0%CH4進風巷、工作面及其回風巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設備采煤工作面回風平巷1.0%CH415%CH41.0%CH4工作面和回風巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設備礦井總回風巷075%CH410%CH4075%CH4工作面和回風巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設備第五章 確定傳輸方式、電纜長度和接線盒的種類和數(shù)量。分析比較各廠家監(jiān)控系統(tǒng)的功能及特點，確定具體的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)型號。傳輸方式： 頻移鍵控信號傳輸：用數(shù)字信號（基帶脈沖）調(diào)制的載波信號稱為健控信號，數(shù)字調(diào)制的載波信號的頻率是離散的（即頻移），故又稱為頻移鍵控信號。頻移鍵控

14、傳輸?shù)陌l(fā)送與接收均需要調(diào)制解調(diào)器，設備較復雜，但信道利用率高，抗干擾力強，適用于大型監(jiān)測系統(tǒng)。電纜長度要求：從地面中心站到井下分站，采用PUYVR-4或PUYVR39型電纜時，最大傳輸距離為20Km。從井下分站到傳感器，采用PUYV39-1或PUYVP-4型電纜時，最大傳輸距離為2Km。接線盒：KP5001 A2或KP5001 A3電纜長度：實際所需長度/70%接線盒的數(shù)量：接線的個數(shù)點/70%KJ4系統(tǒng)性能特點1、傳感器供電：分站電源KDW2A×8路21V、350mA，最多可供6個傳感器，最遠傳輸距離2km。2、傳感器信號制式：模擬信號 1-5mA; 4-20mA; 0-1V; 0

15、-5V。 開關(guān)信號 ±5mA； 0、5mA。 頻率信號 200-1000Hz。3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：樹狀傳輸結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線傳輸。4、中心站集中監(jiān)控：E型分站最大可監(jiān)控512個量。5、分站集中監(jiān)控：一個分站可監(jiān)控半徑兩公里內(nèi)24個量。6、智能分散監(jiān)控：通過轉(zhuǎn)換器可以將任何一種信號制式的傳感器或子系統(tǒng)接入主系統(tǒng)。7、控制輸出：本安控制、非本安控制；異地控制、手控、程控。8、質(zhì)量認證：KJ4系統(tǒng)是ISO9001質(zhì)量體系認證產(chǎn)品。9、抽放監(jiān)測：KJ4系統(tǒng)配有抽放監(jiān)測軟件包，分站兼有抽放瓦斯監(jiān)控計量功能。10、分站顯示：發(fā)光二極管LED顯示，可顯示分站監(jiān)測的工作狀態(tài)。 11、傳感器供電：分站電源KDW

16、2A×8路21V、350mA，最多可供6個傳感器，最遠傳輸距離2km。12、傳感器信號制式：模擬信號 1-5mA; 4-20mA; 0-1V; 0-5V。 開關(guān)信號 ±5mA； 0、5mA。 頻率信號 200-1000Hz。13、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：樹狀傳輸結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線傳輸。TF200系統(tǒng)的特點:1. 系統(tǒng)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 2. 系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)基本容量為25

17、6點，也可擴展為512點。3巡檢周期 不大于10s4傳輸距離 不小于18Km5載波發(fā)送電平 6dbm(385 mV)6. 載波發(fā)送信號失真度 0.5%7. 載波發(fā)送頻率誤差 ±0.5%標頻8. 接收靈敏度 29 dbm(28mV) 9. 接收電平范圍 629 dbm（38528 mV）10相鄰頻道選擇性 32db11接收通頻帶 1） 124頻道時：2535Hz2） 2552頻道時：6080Hz12系統(tǒng)傳輸誤差 1%13系統(tǒng)輸入信號制（1） 模擬量輸入1） 電壓型：0100mV，05V, 010V;2） 電流型：01mA, 02.5mA, 05mA , 010mA 或020mA .（2

18、） 頻率量輸入 脈寬在515Hz （3） 開關(guān)量輸入1） 無電位接點（本質(zhì)安全型）：直接輸入；2） 繼電器輸入組件：繼電器接點直接輸入；3） 本質(zhì)安全型12V電壓組件：有電壓觸點輸入；4） 采用光電耦合：直接輸入。（4） 計數(shù)量輸入 30波特范圍內(nèi)。 14系統(tǒng)輸出信號（1） 模擬量輸出 01mA , 02.5mA, 05mA , 010mA, 020mA .（2） 頻率量輸出 515Hz（3） 開關(guān)量控制輸出1） 直接輸出（本質(zhì)安全型）：12V/40mA 2） 采用繼電器組件（ F2-AR2-2），輸出本質(zhì)安全型無電壓觸點信號：觸點容量28V/250mA ；3） 采用繼電器組件（F2-AR2-

19、4），輸出非本質(zhì)安全型無電壓觸點信號：觸點容量220V/1A，30V/3A。 15供電電源（1） 發(fā)送板 12V*DC，每頻道小于3mA （2） 接受板 12V*DC，每頻道小于3mA（3） V/F轉(zhuǎn)換器 12V*DC，每頻道小于15mA. 井下分站由F2SNG12i36/127/380V電源供電，井上分站由F2NG12220V電源供電，井上中心站由中心柜電源220V電源供電。井下分站和傳感器在交流供電電源停電時，可由蓄電池供電，保證系統(tǒng)連續(xù)工作。KJ4系統(tǒng)與TF200系統(tǒng)性能的比較：1）TF200系統(tǒng)屬于頻分多路脈沖調(diào)制傳輸監(jiān)控系統(tǒng)KJ4系統(tǒng)屬于時分脈沖頻移鍵控信號2）TF200系統(tǒng)可以傳輸

20、模擬量，開關(guān)量，計數(shù)脈沖量和控制信號。TF200系統(tǒng)的關(guān)鍵設備為發(fā)送器組件和接收器組件。3）系統(tǒng)具有雙向傳輸性能，在井下（或井上）分站和中心站，既可同時有發(fā)送器，也可同時有接收器，既可接收信號，也可發(fā)送信號，只不過每種信息發(fā)送頻率必須與接收頻率一致。4）TF200系統(tǒng)分站無智能性。KJ4系統(tǒng)在分站由單片機構(gòu)成，能夠?qū)邮艿臄?shù)據(jù)進行處理并對數(shù)據(jù)傳輸給地面中心控制站。 綜合上述比較內(nèi)容：本礦井采用KJ4監(jiān)測系統(tǒng)由多臺計算機組成局域（LAN）網(wǎng)絡系統(tǒng)，包括服務器、實時主機、多任務主機和圖形終端、遠程終端。實時主機：負責通訊、采集數(shù)據(jù)、預處理，并將采集數(shù)據(jù)送多任務及。備用主基礎余熱設備用狀態(tài)，可隨時切

21、換工作。多任務主機：接收主機送來的數(shù)據(jù)，并將他們組織成文件送入服務器，同時向登錄其上的終端送參數(shù)。服務器：接收多任務寄送來的文件，進行存儲、分析和打印，也可以為其它計算機聯(lián)網(wǎng)使用。圖形終端和遠傳終端：接收多任務機的信息，并以動態(tài)圖形及動態(tài)數(shù)據(jù)方式顯示，遠傳終端安放礦領導處。調(diào)度室模擬盤計算機：接收網(wǎng)絡送來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，在模擬盤上顯示。第六章 繪制監(jiān)控系統(tǒng)配置圖?；夭晒ぷ髅嫱咚贡O(jiān)測儀表的布置：要求：（1）高瓦斯礦井在回風平巷和進風平巷各布置一個瓦斯監(jiān)測儀（2）低瓦斯礦井在回風平巷中布置一個瓦斯監(jiān)測儀對于掘進工作面瓦斯監(jiān)測儀表的布置要求：(1) 高瓦斯礦井在掘進巷道的掘進頭和掘進尾部各布置一

22、個瓦斯監(jiān)測儀(2) 低瓦斯礦井只要在掘進巷道的掘進頭部布置一個瓦斯監(jiān)測儀。區(qū)段總回風巷瓦斯監(jiān)測儀的布置：在風峒內(nèi)布置一個瓦斯監(jiān)測儀。采區(qū)瓦斯監(jiān)測儀的布置圖：監(jiān)測儀器的要求：在使用中的監(jiān)測儀器占礦井儀器儲量的70%， 備用儲量占30%。地面中心站設備配置地面中心站設備配置名稱型號生產(chǎn)單位工業(yè)控制計算機INTEL 86/310 -35 -35BINTEL 302iSYSTEM 320/386 SX工控機 386/486美國Intel公司串行通訊接口板iSBC 351634所圖形控制板3HGD-64634所彩色圖形監(jiān)視器CU-20 PIDK 640×400日本SHARPNEC 5D/201280×1024NEC三菱漢字終端SL-ISL-北京時林電腦公司漢字