《安全监测监控课》课程设计报告

中国矿业大学《安全监测监控课》课程设计报告组员姓名学号班级成绩薛晓磊21056128安全05-1杨进宽21056129安全05-1张帆21056130安全05-1张连刚21056131安全05-1张艳鹏21056132安全05-1郑东波21056133安全05-1本组人员的工作分工情况：薛晓磊：负责整理资料张帆：负责资料的收集张连刚：负责资料的收集郑东波：负责查阅设备和仪表的类型和价格张艳鹏：负责查阅设备和仪表的类型和价格杨进宽：负责校验资料和设计内容的校对目录第一章矿井概况1．1矿区概述1．2采煤1．3掘进1．4通风1．5瓦斯1．6发火期第二章熟悉有关的煤矿安全法规和设计规范第三章确定监控所需传感器的种类及数量。第四章确定分站的容量和数量。第五章确定传输方式、电缆长度和接线盒的种类和数量。分析比较各厂家监控系统的功能及特点，确定具体的煤矿监控系统型号。第六章绘制监控系统配置图。第七章系统概算（绘制系统配套清单及价格表）。第一章矿井概况1．1矿区概述本矿井设计生产能力为240万t/a，服务年限为55.14a。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。1.1．1矿区的地理位置汾西矿业集团新峪煤矿有限责任公司，位于山西省吕梁地区孝义市兑镇镇，在孝义市城西20km处，距介休城约45km。地理坐标东经111°35′12″～111°39′03″，北纬37°00′40″～37°07′29″。1.1.2矿区的地形特点矿区位于吕梁山中段，汾河中游西岸，属黄土高原中丘陵地貌，矿区最高点位于南部海拔标高1150.2m，最低点位于矿区中北部的兑镇河谷，海拔标高847.50m。相对高差302.7m，矿区地势形态为南部中部相对较高，北部东部相对较低，区内沟谷纵横呈“V”字型发育，沟谷基本呈南北向，新生界的黄土主要分布在山梁垣上，基岩一般多出露在沟谷中，纵观全区其地貌特征为中等切割至轻微切割的中低丘陵类型。1.1.3矿区的交通条件矿区交通便利，南同蒲铁路介(休)西(泉)支线从矿区边界穿过，并设有兑镇车站，往西至阳泉曲车站。新整修的省道孝午公路沿兑镇河北岸，经井田南部通过；经水峪至胡家窑线与太原至柳林307国道相接。公路通过矿区往东通大运高速公路及108国道，铁路公路可达全国各地，见图1-1交通位置图，附矿区距邻近主要城市距离见表1-1。图1-1矿区交通位置图1.1．4矿区的气候条件及地震情况本区气候属暖温带大陆性半干旱半湿润气候，春季风大雨少干旱，夏季多雨炎热，秋季温暖湿润，冬季寒冷少雪，四季分明，年平均气温在10.3℃左右，一月份最低平均气温-10.5℃，最低-23℃。七月份气温最高，最高可达39℃，平均降雨量约500mm，雨水多集中在7-9月份，占全年降雨的60-80%；年蒸发量为1800-1900mm。每年十一月至次年四月为冻结期，最大冻土深度0.74m。春、冬两季多刮西北风，夏、秋以东北风为主。根据1978年5月2日山西省抗震工作办公室、山西省建委，山西省地震局“关于颁发山西省地震基本裂度区划分图及说明的通知”，本地区裂度为6度。1.1．5矿区的水文情况本区内地表水属黄河流域汾河水系，井田南面是兑镇河，河床宽150-200m，部分地段河床已压缩到60m，河床与地形坡度基本一致。一般流量甚微，仅暴雨时较大，属季节性河流，受季节影响较大，雨季山洪汇集，河水猛涨，旱季河水流量较小，甚至干涸。1.1．6矿区的电源和水源矿井用电采用双回路供电系统，一回引自集团公司自备电厂后庄变电站的内部电网，电压110kv，输电距离2km；一回引自华北电网兑镇变电站，电压110kv，输电距离2km。矿区建有自备水源地，取奥陶系灰岩岩溶地下水，水质经化验符合国家有关规定。新峪矿共有九口水源深井，总出水量为250hm/3，是新峪矿工业用水和生活用水主要来源，主要用于锅炉房、澡堂、食堂及工人村生活用水等。为矿区的进一步发展提供了水源保证。1．1．7煤层埋藏条件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。1．2采煤方法汾西新峪煤矿，年生产能力为240万吨，设计服务年限55年。矿井为立井单水平开拓，主井、副井、风井各一个，采用中央边界式通风，副井进风、风井回风。煤炭运输方式为胶带输送机运输，辅助运输方式采用轨道运输。矿井主采煤层为2#、9#和10#。带区为前进式，煤层开采为下行式。采煤方法为倾斜长壁综合机械化一次采全高全部垮落法。矿井年工作日为330天，每天净提升时间为16小时。回采、掘进工作面均采用，“三八”制劳动组织形式。由于开采条件优越，所以本矿井采区布置采用带式布置方式。工作面推方向和推进度为减少巷道维护工程量以及获得良好的通风效果，回采工作面的通风类型为U型后退式通风。煤层的采煤工艺为倾斜长壁综采一次采全高全部垮落采煤法可采储量表2-8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)ABC2#40.9524.5716.386.143.869#14.298.575.711.610#69.4341.6627.7714.127.77合计118.370.9847.3120.269.07162.93确定矿井的年生产能力为240万at/1．3掘进方式带区内巷道主要有三种：岩巷、煤巷和半煤岩巷。掘进带区车场时，采用钻爆法施工，挂腰线掘进；掘进煤巷和半煤岩巷时，采用配套综掘设备进行落、装煤岩，通过桥式胶带转载机和可伸缩带式输送机运输煤岩。分带轨道斜巷和分带运输斜巷均为沿空掘巷。煤巷掘进主要采用综掘，支护方式采用锚网支护。1．4通风方式通风方式：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4-7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69.744.181.6——8符合规定风井69.715.94.2——15符合规定1．5．1矿井瓦斯、煤尘及自燃情况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。1．6．1煤层发火期：发火期一般为6个月。第二章熟悉有关的煤矿安全法规和设计规范安全规程规定：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浓度含量的大于10%时，其浓度小于2g/m3;SiO2浓度含量的小于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。第三章确定监控所需传感器的种类及数量测量风速：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馈电/断电器KDG3K台40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。传感器：瓦斯、CO、风速、温度、差压、烟雾等环境参数；煤仓煤位、水仓水位、机组位置、皮带运煤量、风机风压、机电设备的开停等生产参数；皮带速度、皮带跑偏、轴承温度等机电设备的状态参数；电压、电流、功率等电量参数等等。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％时分制监测系统的误码率≯10-6甲烷传感器设置地点报警浓度断电浓度复电浓度断电范围采煤工作面≥1.0%CH4≥1.5%CH4＜1.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备矿井的掘进工作面≥1.0%CH4≥1.5%CH4＜1.0%CH4进风巷、工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备采煤工作面回风平巷≥1.0%CH4≥1．5%CH4＜1.0%CH4工作面和回风巷内全部非本质安全型电气设备矿井总回风巷≥0．75%CH4≥1．0%CH4＜0．75%CH4工作面和回风巷内全部非本质安全型电气设备第五章确定传输方式、电缆长度和接线盒的种类和数量。分析比较各厂家监控系统的功能及特点，确定具体的煤矿监控系统型号。传输方式：频移键控信号传输：用数字信号（基带脉冲）调制的载波信号称为健控信号，数字调制的载波信号的频率是离散的（即频移），故又称为频移键控信号。频移键控传输的发送与接收均需要调制解调器，设备较复杂，但信道利用率高，抗干扰力强，适用于大型监测系统。电缆长度要求：从地面中心站到井下分站，采用PUYVR-4或PUYVR39型电缆时，最大传输距离为20Km。从井下分站到传感器，采用PUYV39-1或PUYVP-4型电缆时，最大传输距离为2Km。接线盒：KP5001A2或KP5001A3电缆长度：实际所需长度/70%接线盒的数量：接线的个数点/70%KJ4系统性能特点1、传感器供电：分站电源KDW2A×8路21V、350mA，最多可供6个传感器，最远传输距离2km。2、传感器信号制式：模拟信号1-5mA;4-20mA;0-1V;0-5V。开关信号±5mA；0、5mA。频率信号200-1000Hz。3、系统结构：树状传输结构。现场总线传输。4、中心站集中监控：E型分站最大可监控512个量。5、分站集中监控：一个分站可监控半径两公里内24个量。6、智能分散监控：通过转换器可以将任何一种信号制式的传感器或子系统接入主系统。7、控制输出：本安控制、非本安控制；异地控制、手控、程控。8、质量认证：KJ4系统是ISO9001质量体系认证产品。9、抽放监测：KJ4系统配有抽放监测软件包，分站兼有抽放瓦斯监控计量功能。10、分站显示：发光二极管LED显示，可显示分站监测的工作状态。11、传感器供电：分站电源KDW2A×8路21V、350mA，最多可供6个传感器，最远传输距离2km。12、传感器信号制式：模拟信号1-5mA;4-20mA;0-1V;0-5V。开关信号±5mA；0、5mA。频率信号200-1000Hz。13、系统结构：树状传输结构。现场总线传输。TF200系统的特点:1.系统频率范围：420~9780Hz、52个频道，每一个频道有一个固定频率。频道分布方程为：fn=300+120nn=1,2,…..24fn=3060+240(n-24)n=25,…..522.系统传输容量一对传输线传输52路信号，每增加一对传输线可增加52路信号。监测系统基本容量为256点，也可扩展为512点。3．巡检周期不大于10s4．传输距离不小于18Km5．载波发送电平—6dbm(385mV)6.载波发送信号失真度≤0.5%7.载波发送频率误差≤±0.5%标频8.接收灵敏度—29dbm(28mV)9.接收电平范围—6~29dbm（385~