安全监测监控技术及应用

《安全监测监控技术及应用》是一门技术性，应用性和实践性很强的综合性课程，是安全工程专业的核心专业课程。课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节。本次课程设计主要是针对某煤矿安全监测监控系统的设计。煤矿自然灾害较多，每个矿井都有发生冒顶、瓦斯爆炸的危险，一定数量的矿井还存在煤与瓦斯突出、自然发火、煤尘爆炸、水患等灾害的威胁；另外机电运输事故，也严重地影响着矿井的安全生产，通过对矿井中存在的各危险因素的安全监测监控，从而保证煤矿正常、安全、有效的长期运行。

关键词：安全监测监控课程设计煤矿安全监测监控系统

第二章监测对象

本矿井设计生产能力为250万t/a，服务年限为55a。本矿井采用立井单水平上下山方式开拓，第一水平为+855m。主井井筒直径为6.5m，净断面积为33.18㎡；副井井筒直径为7.5m，净断面积为44.18㎡。井下煤炭主要采用胶带输送机运输；辅助运输采用架线式电机车牵引矿车运输，带区采用无极绳绞车牵引1.5t 固定式矿车、5t材料车、1.5t平板车运输。矿井为低瓦斯矿，煤尘有爆炸危险。矿井工作制度为“三八”制，提升设备年工作日为330天。由于矿井的井型较大，所以主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼提升设备、材料、运送人员。井田内含煤地层主要为上古生界石炭系太原组及二叠系山西组，含煤岩系总厚度为143.92m，共含煤层12层，煤层总厚为16.28m，含煤系数为9.5%，计算储量煤层为3层，即2#、9#及10#煤层，总厚度为13.7m。表2-1 矿井储量总汇表煤层工业储量(Mt) 永久煤柱损失(Mt) 设计开采损失(Mt) 设计开采储量(Mt) A B C 2# 40.95 24.57 16.38 6.14 3.86 9# 14.29 8.57 5.71 1.6 10# 69.43 41.66 27.77 14.12 7.77 合计118.3 70.98 47.31 20.26 9.07 162.93 确定矿井的年生产能力为250万at/ 通风方式：中央并列式主通风机的工作方法为抽出式。中央边界式通风，副井进风、风井回风。表2-2 井筒风速验算表井筒名称风量(sm/3) 断面(2m) 风速(sm/) 允许风速(sm/) 验算结果最低最高副井69.7 44.18 1.6 ——8 符合规定风井69.7 15.9 4.2 ——15 符合规定矿井瓦斯相对涌出量为0.44tm/3，属低瓦斯矿井；煤尘的爆炸性指数在38％以上，煤尘有爆炸危险性，煤尘有自燃发火危险性，属二类自燃，；二氧化碳相对涌出量为3.44tm/3，二氧化碳为高等级矿井。煤层发火期一般为6个月。安全规程规定：工作面和回风巷道的瓦斯浓度不高于1%，总回风巷道的瓦斯不高于0.75%。工作面的风速小于4m/s 风峒内的风速小于10m/s 工业卫生标准规定：矿井内CO的浓度不大于24ppm, 呼吸性粉尘中SiO2浓度含量大于10%时，其浓度小于2g/m3; SiO2浓度含量小于10%时，其浓度小于10g/m3 设计规范：矿井在本着安全的基础上，要尽量降低成本。

第三章煤矿安全监控系统

3····1 煤矿安全监控系统煤矿安全监控系统煤矿安全监控系统煤矿安全监控系统具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。

3····2 主要监测内容主要监测内容主要监测内容主要监测内容根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》规定，煤矿安全监控系统是主要监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、风速、风压、湿度、温度、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能的系统。3····3 传感器的种类传感器的种类传感器的种类传感器的种类传感器将被测物理量转换为电信号输出的装置。

瓦斯传感器连续监测矿井环境气体中及抽放管道内瓦斯浓度的装置，一般具有显示及声光报警功能。

风速传感器、连续监测矿井巷道中风速的装置。

风压传感器连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地点通风压力的装置。

一氧化碳传感器连续监测矿井中煤层自然发火及胶带输送机胶带子等着火时产生的一氧化碳浓度的装置。

温度传感器连续监测矿井环境温度高低的装置。

烟雾传感器连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾浓度的装置。设备开停传感器连续监测矿井中机电设备“开”或“停”工作状态的装置

风筒开关传感器连续监测风筒是否有风或无风的装置。

风门开关传感器连续监测矿井中风门开或关状态的装置

馈电传感器连续监测矿井中馈电开关或电磁启动器负荷侧有无电压的装置。分站substation 煤矿安全监控系统中用于接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给传输接口，同时，接收来自传输接口多路复用信号的装置。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理、对传感器输入的信号和传输接口传输来的信号进行处理能力，控制执行器工作。

主机host 一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。

3····4 传感器的选择

表3-4-1 测量风速：超声波涡旋风速仪设备名称设备型号单位数量瓦斯传感器KG9701A 台80 一氧化碳传感器GTH500（B）台60 温度传感器GW50（A）台60 风速传感器KGF15 台20 压力传感器GF5F（A）台20 开停传感器GT-L（A）台40光

第四章

确定分站的容量和数量

系统组成: 中心站、调制解调器、数据分站、各种传感器、机电控制设备基本容量：64个数据分站，最大可扩展到128个分站。分站容量：8路模入，8/12路开入，8路开出。系统总量：模入量512个，开入量512个，开出量512个。信息传输：有线时分制调制方式：频移键控传输速度：2400比特/秒传输距离：20公里系统结构：树状形我国煤矿监控系统大多采用集散型结构、树状网络，以大容量（测点数）、多参数（测量参数的类别）、多功能、时分制传输方式为主。技术指标：中心站至最远测点的距离≮10Km 传感器至分站的传输距离≮1Km 系统巡检时间≯30S 控制执行时间≯30S 系统误差≯1％