基于模块控制的煤矿井下自动排水监控系统设计
关键词：井下排水系统模块化设计监控系统 plc 自动化
1 概述
矿井排水系统负责排出煤矿井下积水、涌水，保证煤矿生产的安全，是煤矿生产中的四大系统之一。井下排水系统的一个核心部分即是监控系统。矿井排水系统是一个系统化很强的系统工程，在排水过程中不仅要考虑积水、涌水的多少，还要考虑能耗及矿井内的各种因素的影响，自动化很难，因此，在很长一段时间排水系统主要靠人为控制操作，通过人工观察矿井下水位情况，根据以往经验，决定开启和关闭水泵的数目。但这种人工控制方法会增强工人的劳动强度，并且整个操作过程易受人为因素影响，安全系数较低。
随着社会及科学技术的发展，逐渐出现了煤矿井下的自动排水系统，目前应用较多的是通过plc控制排水系统，从而实现系统的自动检测和工作。本文正是在此基础之上应用模块化方法对井下自动排水的监控系统进行了设计，对排水系统的安全运行、实时监测和有效管理具有十分重要的意义。
2 矿井自动排水监控系统的性能要求
2.1 防爆性能
煤矿生产以安全为主，特别是在井下特殊的环境下安全生产显得更重要。因而排水系统整体来说属于电控系统，因此防爆性能一定要达到煤安标准。
2.2 井下水位和有关安全参数的实时监测
主排水泵选型计算设计 一、概述 本矿井采用主斜井、副立井、回风立井综合开拓方式，主斜井井口标高为+922m，副立井、回风立井井口标高均为+1195m，副立井、回风立井落底标高均为+220m，主斜井与暗主斜井斜交，暗主斜井落底标高为+206m，初期大巷最低点标高为+205m。 根据地质报告，本矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，正常涌水量大于120m3/h，最大涌水量大于600m3/h，对照现行《煤矿防治水规定》，属水文地质条件复杂矿井。按照现行《煤矿防治水规定》及《煤矿安全规程》要求，本矿井应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。根据本矿井开拓方式，结合现有成熟的防水闸门产品参数，设置防水闸门抗灾暂无合适的设备，因此设计在正常排水系统基础上配备潜水电泵抗灾排水系统。 二、矿井主排水 （一）设计依据 地质报告提供矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，考虑矿井井下洒水和黄泥灌浆析出水增加50m3/h的排水量，因此在设备选型时按正常涌水量857m3/h，最大涌水量为1284m3/h计算；矿井水处理所需要增加15m扬程。 （二）排水系统方案 根据本矿井的开拓布置，矿井涌水量和排水高度等资料，设计对本矿井的排水系统方案进行了比较： 方案一：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿副立井井筒敷设，将矿井涌水排至地面副立井工业场地，在副立井工业场地设置水处理站。该方案虽然排水管路相对较短，降低了管路投资，但是由于副立井较主井井口标高高出约273m，年排水电费约增加560余万元，且送往井下的洒水管路水压大，需增加管路壁厚，管路投资增加约100万元，综合运营费用较高。 方案二：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿西大巷→主斜井井筒敷设，将矿井涌水排至主井场地。该方案虽然排水管路较长，管路损失较大，但主井较副立井
煤矿井下供电设计规范-GB--
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煤矿井下供配电设计规范 GB５0４17-２０07 中华人民共和国建设部 ２0０7年05月21日发布２007年12月01日实施 煤矿井下供配电设计规范
GＢ5０417-2007 20０7—0５—21 发布 2007—12—0１实施 中华人民共和国国家建设部联合发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中华人民共和国国家标准、中国煤炭建设协会主编、中华人民共和国建设部公告第6４6号，建设部关于发布国家标准《煤矿井下供配电设计规范》的公告，现批准《煤矿井下供配电设计规范》为国家标准,编号为 GB50417—２０0７,自２0０7年12月1日起实施。其中,第2.0.1、2.Ｏ.3、2.0.5、2.0.6、2.０.９、4.1.1、４.2．1、４.２.9、5.1.3、5.1．４（４.5．6)、6．1.4、６.3.1(4)、７.１.１、7.1．2、７．１.3、７．１.4、7.1．5、7.2.１、7.2．8 条(款)为强制性条文，必须严格执行。本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国建设部二OＯ七年五月二十一日 前言 本规范是根据建设部建标函[2005]12４号文件《关于印发“２０05年工程建设标准制定、修订计划(第二批）”的通知》的要求，由中煤国际工程集团武汉设计研究院会同有关单位共同编制完成的。本规范在编制过程中,编制组认真分析、总结和吸取了十几年来国内外煤矿井下供配电采用新技术、新装备的经验及新的科研成果。所引用的技术参数和指标，是生产实践经验数据的总结。特别是高产高效工作面近几年发展较快，其供配电系统有了比较成熟的运行实践经验。编制组广泛征求了有关单位意见,经反复修改，最后经审查定稿。本规范共8 章，内容涉及煤矿井下供电的各个方面，主要包括: 总则、井下供配电系统与电压等级、井下电力负荷统计与计算、井下电缆选择与计算、井下主(中央)变电所设计、采区供配电设计、井下电气设备保护及接地、井下照明等。适用于煤矿井下供电设计咨询的各个阶段。本规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国煤炭建设协会负责日常管理,由中煤国际工程集团武汉设计研究院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验,如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议寄交中煤国际工程集团武汉设计研究院（地址：湖北省武汉市武昌区武珞路44２号，邮编:4300６4)，以便今后修订时参考。 本规范主编单位、参编单位和主要起草人。主编单位：中煤国际工程集团武汉设计研究院，参编单位：煤炭工业郑州设计研究院、煤炭工业合肥设计研究院，主要起草人：张建民周秀隆于新胜刘兴晖刘建平马自玫张焱杨敢李明胡腾蛟周桂华杨晓明 目次 1．总则
In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 煤矿安全监控系统设计探 讨简易版
煤矿安全监控系统设计探讨简易版 温馨提示：本安全管理文件应用在平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 鉴于煤矿生产环境的特殊性，其生产过程的安全性也就显得尤为重要，而煤矿安全监控系统正是煤矿诸多安全措施中最为重要的一种。煤矿安全监控系统能实时、准确地反映井下环境状况，并能在瓦斯超限时发出声光报警，同时切断相关设备电源，预防事故发生。下面笔者从设备选型、系统设计及监控设备布点等三方面，来探讨煤矿安全监控系统设计。 一、设备选型 在煤矿安全监控系统设备选择过程中应始终遵循以下几个原则：（1）系统设备应是通过国家技术监督局认证、经过有关部门检验，取
得“MA标志准用证”的产品，并符合《AQ6201-2006》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》及其它规程、规范、标准的要求；（2）系统选型应结合煤矿的实际情况，考虑设备的可靠性、先进性、开放性及可扩展性等特性，以满足矿井对监控信息有效获得的需要，同时要考虑矿井近、远期发展以及产品的技术更新情况，以减少重复投资；（3）考虑技术先进性的同时，还应结合矿井规模、建设条件等实际情况，考虑系统设备的经济合理性。 二、系统设计 煤矿安全监控系统设计应符合《AQ1029-2007》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》及其它规程、规范的要求。煤矿安全监控系统具有模拟量、开关量累计量采集、
2.2工业电视及工业视频监控系统 2.2.1概述 能源是国民经济的基础，我国一次性能源70%以上来自于煤炭，95%以上的煤炭产量来自于井下开采矿井，井下开采矿井平均深度500米左右，由于煤矿井下采掘工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响煤矿生产和人身安全。 而煤矿井上和井下光纤数字工业监控系统的建设，是为安全生产、调度指挥和科学决策提供了直观及可靠的手段。 数字工业监控系统的信号传输有两种方式：普通网线传输和光纤传输。由于井下条件限制，图像数据信息在利用普通网线传输时，在传输距离上、抗电磁干扰及可靠性方面都存在许多不足。特别是在远距离传输视频信号时，由于频带宽，电磁干扰严重，使用普通的电缆不可能无畸变地远距离传输，影响视频信号质量，造成图像模糊不清。不符合数字工业监控系统的要求而不予采纳。 因此，煤矿井下数字工业监控系统是以矿用阻燃光缆为传输平台进行信息传输的，它具有信息容量大、无电磁干扰、频带宽、本质安全、重量轻、耐水火、抗拉强度高、无中继远距离传输等优点，特别适合于环境恶劣的煤矿井下条件。实践证明，用光缆传输图像，不管是从图像质量、抗干扰能力、传输距离和性能价格比方面都比用电缆传输具有明显的优越性。 2.2.2 系统设计原则 数字工业监控系统设计过程中始终遵循可靠性、先进性、稳定性、实用性的原则，满足现代化矿井生产调度、语音广播等需要，最终为安全生产、调度指挥、科学管理提供可靠的工具。具体为以下几个方面： 1）充分考虑煤矿企业的各种具体要求和实际情况； 2）采用当今世界最先进的数字光纤传输、全数字化计算机压缩监控系统，能够减少安全漏洞及消除因工作人员的失误而引起的纠纷，为突发事件提供证据； 3）系统具有高度的可靠性和工作的连续性，最大限度地减少各方面的维护工作量；
1 总则 1.0.1 本条明确了《煤矿井下供电设计规范》（以下简称“本规范” ）的指导思想和制定本规范的目的。 1.0.2 规定了本规范的适用范围。 1.0.3 技术创新是工程设计的灵魂，只有不断创新和进步，在矿井建设中使用安全可靠的新设备、新器材，才能不断促进矿井的安全生产，不断提高矿井建设的经济效益；设计规范是工程实践的总结，当设计规范的某些条款明显落后于工程实践时，工程设计可以有条件地、慎重地突破规范的规定，及时采用经工程实践证明是成熟可靠的新技术。
2 井下供配电系统与电压等级 2.0.1本条文对突然中断供电可能造成重大的人身伤亡或经济财产损失的井下主排水设备、人员提升设备等规定按一级负荷要求供电。为一级负荷供电的两个电源及线路，要求在任何情况下都不至于同时受到损坏，以确保供电的连续性，从而保证主排水设备、人员提升设备等的正常运转，这是必须满足的条件。 2.0.2本条文对突然中断供电可能造成生产秩序混乱或较大经济财产损失的井下主要生产设备等规定按二级负荷要求供电。二级负荷要求 在条件许可时应尽量采用两回电源线路供电，但并不要求回电源线路 必须来自两个电源；在条件不具备时，第二路电源线路可引自其他二级负荷用电设备处或采用单回专用电源线路供电。 2.0.3井下主（中央）变电所主要向井下主排水泵房的一级用电负荷和主要生产负荷供电，要求供电可靠、电能充足。所以，要求供电电源线路不少于2回，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担井下全部负荷的用电要求。 2.0.5本条文之所以规定井下供电的变压器或向井下供电的变压器或发电机中性点不直接接地，是因为变压器或发电机中性点直接接地系统存在以下问题：1 .人身触电电流太大。在变压器中性点直接接地系统中，人身触 电电流为： U? I o= R Z +R r 在人身电阻Rr （=1000Q）不变情况下，由于井下环境潮湿，中性点接地电阻FZ 一般都小于2Q,因此，井下人身触电电流I①都远大于30mA 的安全触电电
某煤矿安全监控系统设计 目录 一、矿井安全监控系统设计依据 二、矿井安全监控系统设计方案 三、矿井安全监控设备安装说明 四、矿井安全监控系统主要性能 五、矿井安全监控系统管理制度 六、矿井安全监控系统设备安装位置 七、附图 一、矿井安全监控系统设计依据 1、《煤炭工业小型矿井设计规范》 2、《煤矿安全规程》[2006]版 3、《新疆地方国有和乡镇煤矿矿井安全监控管理暂行 办法》 [2003]年
4、《矿井安全监控系统与瓦斯检查》[2003]年 5、国家其它有关煤炭工业建设的技术、经济政策和法 律、法规 6、煤矿提供的相关资料和设计要求 二、矿井安全监控系统设计方案 1、分站选型 根据矿井的实际情况的要求，分站选择两个大分站、一个中型分站。地面设一个大分站、在井下+822 水平设一个大分站、+772水平车场设一个中型分 站。 （1）安装位置：1#大分站在地面、型号KJ90-F16,控制范围、主井绞车、副井绞车、地面主通风机。（2）2#中分站安装在+772水平车场、型号KJ90-F8,控制范围、+772水平水泵的、变电所、运输皮带、 机电硐室等。 （3）3#大分站安装在+822水平南巷、型号KJ90-F16,控制范围在+822水平首采工作面、回风巷等。 2、大型分站的特点： 型号：KJ90-F16 特点：KJ90-F16 /KJ90-F8型井下监控分站是一种以
89C60单片机为刻心的微型计算机系统，可挂接多种传感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压、设备开停状态等进行连续监测，具有多通道，多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网或总线方式能及时将监测到得各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号。 3、主要用途及使用范围： 主要用途 （1）为井下所挂接的各种传感器、断电器提供工作电源; （2）采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态; （3）通过工业以太网快速向地面的系统中心站传送巡检参数; （4）通过RS485方式向地面中心站传送参数； （5）执行地面中心站发往井下的各种控制命令； （6）对异常状况进行断电控制。 4、适用范围： （1）煤矿井下所有存在瓦斯和煤尘爆炸危险的场所；（2）煤矿井下所有需要使用传感器监测、监控各种有
煤矿井下视频监控系统施工方案 一、概述 近年来，矿发生事故的数量在不断增加，如何加强安全生产，提高预警和事后搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。在经济高速发展、能源供应紧的形势下，如何处理好保证安全和提高产量的关系，需要深入研究，发展不能以牺牲环境和生命为代价。 为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。我们认为提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我全生产工作的必由之路。 在此环境下的煤矿数字视频监控系统，本系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现井下监控中心、地、市矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网，使矿安全管理工作向科学化、规化、数字化管理轨道迈进，提高矿安全管理水平。 利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。另外，矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况，提出整改方法，减少事故隐患，因此天大天财远程视频监控系统将是保障矿井安全生产的重要组成部分。 二、需求分析 在美国，矿已实现高度机械化，井下工作人员很少，作业规，巷道通畅，一旦发生事故，易于撤离，伤亡不大。而在我国，采煤机械化程度仅为４５％，矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下抽烟等严重违章现象。这样的千军万马集中在高度危险的作业环境中，极易发生事故，
煤矿井下供电设计指导书 （综采篇） 引文：本指导书主要依据GB50417-2007《煤矿井下供配电设计规范》中相关内容进行编制，严格执行《煤矿安全规程》、《煤炭工业设计规范》、《煤矿井下供电设计技术规定》中的有关规定。 第一章井下综采供电设计概述 1、根据地质资料、巷口平面图以及采煤工艺，确定巷道及其设备布置，采煤方法，主要运输设备。 2、根据通风系统的要求，为确保工作面回采过程中通风系统的稳定，选择合适的通风方式，以及局扇通风设备。 3、根据工作面位置确定电源的取向，以及电压等级的确定。 表3 煤矿常用的电压等级及用途
4、根据地质部门提供的水文资料，选择排水设备。 第二章 井下电力负荷统计及计算 我矿工作面均为高产高效工作面，根据工作面基本参数，结合综采配套设备重新定型，电力负荷计算应符合下列规定： 1、能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率； 2、其他设备，一般采用需要系数法计算。 S= cos d K Pe φ ?∑ 式中：S —工作面的电力负荷视在功率（kV A ） ∑Pe—参加计算的所有用电设备额定功率之和,KW Kd —需用系数 Kd = r Klo Kt ηη ?? Klo —同时系数。该工作组在最大负荷时，工作着的用电设 备容量与该组用电设备总容量之比称为同时系数 Kt —负荷系数。该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备 实际所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，取0.74 r η—线路供电效率。线路末端功率与始端功率之比，一般 为0.95～0.98。
η—用电设备在实际运行功率时的效率,取0.9 cos Φ—加权平均功率因数,取0.85 第三章 变压器的选型 变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义，如果变压器容量选择得过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器的空载损耗也将过大，促使供电系统中的功率因数值减小；如果变压器容量选择得过小，在长期过负荷运行情况下，铜损将增大，使线圈过热而加速老化，缩短变压器寿命，既不安全也不经济。因此，正确的计算负荷和选用变压器是井下供电设计中的重要组成部分，必须予以重视。我矿根据多年来的实践经验，整合了一套计算方法，供有关单位及技术人员参考。 一、根据变压器二次侧实际工作负荷容量来计算 S b = cos d K Pe φ ?∑ 可知 式中:Sb —变压器计算容量,KV A ∑Pe—参加计算的所有用电设备额定功率之和,KW Kd —需用系数 Kd = r Klo Kt ηη ?? Klo —同时系数。该工作组在最大负荷时，工作着的用电设备容 量与该组用电设备总容量之比称为同时系数 Kt —负荷系数。该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备实际 所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，取0.74
1、编制采区设计、采掘作业规程时，必须对安全监控、人员位置监测、有线调度通信设备的种类、数量和位置，信号、通信、电源线缆的敷设，安全监控系统的断电区域等做出明确规定，绘制安全监控布置图和断电控制图、人员位置监测系统图、井下通信系统图，并及时更新。 每3个月对安全监控、人员位置监测等数据进行备份，备份的数据介质保存时间应当不少于2年。图纸、技术资料的保存时间应当不少于2年。录音应当保存3个月以上。 2、矿用有线调度通信电缆必须专用。严禁安全监控系统与图像监视系统共用同一芯光纤。矿井安全监控系统主干线缆应当分设两条，从不同的井筒或者一个井筒保持一定间距的不同位置进入井下。 设备应当满足电磁兼容要求。系统必须具有防雷电保护，入井线缆的入井口处必须具有防雷措施。 系统必须连续运行。电网停电后，备用电源应当能保持系统连续工作时间不小于2h。 监控网络应当通过网络安全设备与其他网络互通互联。 安全监控和人员位置监测系统主机及联网主机应当双机热备份，连续运行。当工作主机发生故障时，备份主机应当在5min内自动投入工作。 当系统显示井下某一区域瓦斯超限并有可能波及其他区域时，矿井有关人员应当按瓦斯事故应急救援预案切断瓦斯可能波及区域的电源。安全监控和人员位置监测系统显示和控制终端、有线调度通信系统调度台必须设置在矿调度室，全面反映监控信息。矿调度室必须24h有监控人员值班。 3、安全监控设备必须具有故障闭锁功能。当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或者故障时，必须切断该监控设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。 安全监控系统必须具备甲烷电闭锁和风电闭锁功能。当主机或者系统线缆发生故障时，必须保证实现甲烷电闭锁和风电闭锁的全部功能。系统必须具有断电、馈电状态监测和报警功能。 4、安全监控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧或者专用电源，严禁接在被控开关的负荷侧。
煤矿安全监控系统设计方案 近年来，煤矿事故频频发生，如何加强安全生产，提高预警和事后搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。在经济高速发展、能源供应紧张的形势下，如何处理好保证安全和提高产量的关系，需要深入研究，发展不能以牺牲环境和生命为代价。 为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。我们认为提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。 在此环境下浙江大华技术股份有限公司率先推出适用于煤矿的数字视频监控系统，本系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现井下监控中心、地、市煤矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网，使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高煤矿安全管理水平。 利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。另外，煤矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况，提出整改方法，减少事故隐患，因此新天安远程视频监控系统将是保障矿井安全生产的重要组成部分。
需求分析 在我国，采煤机械化程度仅为４５％，矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下抽烟等严重违章现象，在高度危险的作业环境中，极易发生事故，造成重大伤亡。我们在分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现： 1）地面与井下人员的信息沟通不及时； 2）地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况； 3）一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。 目前，煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不便，如果利用远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。同时要求上级有关监管部门可以通过网络远程查看进行状况，提出整改方法。 煤矿监控系统需要满足以下功能要求： ●视频监控设备满足煤矿行业防爆、隔爆等级国家标准； ●可以实现各级部门联网监控，指挥终端、中心控制室以及上级领导终端可通过语音对讲对煤矿开采企业进行远程指挥； ●系统具有特定的视频效果：以矿井为单元，将一路或多路视频信号进行图像预览和录像。
编号：AQ-JS-07134 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 煤矿安全监控系统设计方案 Design scheme of coal mine safety monitoring system
煤矿安全监控系统设计方案 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 近年来，煤矿事故频频发生，如何加强安全生产，提高预警和事后搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。在经济高速发展、能源供应紧张的形势下，如何处理好保证安全和提高产量的关系，需要深入研究，发展不能以牺牲环境和生命为代价。 为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。我们认为提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。 在此环境下浙江大华技术股份有限公司率先推出适用于煤矿的数字视频监控系统，本系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现井下监控中心、地、市煤矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网，使煤矿安
全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高煤矿安全管理水平。 利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。另外，煤矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况，提出整改方法，减少事故隐患，因此新天安远程视频监控系统将是保障矿井安全生产的重要组成部分。 需求分析 在我国，采煤机械化程度仅为４５％，矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下抽烟等严重违章现象，在高度危险的作业环境中，极易发生事故，造成重大伤亡。我们在分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现： 1）地面与井下人员的信息沟通不及时； 2）地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况； 3）一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效
基于模块控制的煤矿井下自动排水监控系统设计 从我国煤矿生产实际出发，结合现代工业控制及监测技术，介绍了一种井下自动排水的监控系统，该监控系统基于模块化设计，主要由水位与系统相关参数监测模块、PLC控制模块和联网通讯模块组成。由于其模块化设计，系统易于扩展和维护，为今后矿井排水系统的进一步自动化提供了重要的参考依据。 标签：井下排水系统模块化设计监控系统PLC 自动化 1 概述 矿井排水系统负责排出煤矿井下积水、涌水，保证煤矿生产的安全，是煤矿生产中的四大系统之一。井下排水系统的一个核心部分即是监控系统。矿井排水系统是一个系统化很强的系统工程，在排水过程中不仅要考虑积水、涌水的多少，还要考虑能耗及矿井内的各种因素的影响，自动化很难，因此，在很长一段时间排水系统主要靠人为控制操作，通过人工观察矿井下水位情况，根据以往经验，决定开启和关闭水泵的数目。但这种人工控制方法会增强工人的劳动强度，并且整个操作过程易受人为因素影响，安全系数较低。 随着社会及科学技术的发展，逐渐出现了煤矿井下的自动排水系统，目前应用较多的是通过PLC控制排水系统，从而实现系统的自动检测和工作。本文正是在此基础之上应用模块化方法对井下自动排水的监控系统进行了设计，对排水系统的安全运行、实时监测和有效管理具有十分重要的意义。 2 矿井自动排水监控系统的性能要求 2.1 防爆性能 煤矿生产以安全为主，特别是在井下特殊的环境下安全生产显得更重要。因而排水系统整体来说属于电控系统，因此防爆性能一定要达到煤安标准。 2.2 井下水位和有关安全参数的实时监测 自动排水系统的主要目的是适时排出井下积水，所以其主要监测对象是水位情况，积水量一有变化监测系统应马上给出反应，以便于系统及时有效的排水。另外水泵内的压力、真空度等启动用参数和电机温度、系统电流、管路流量等系统安全运行的保障参数也需要进行实时监测，如果有关参数超出正常范围，要发出警报信号，以保障系统正常工作。 2.3 水泵的平稳起停 根据井下排水的特殊环境，要求水泵起停平稳，特别需要达到缓慢开启和闭合的要求。在启动的过程中，如果各参数不能达到要求，整个排水系统就不能进
某煤矿（整合0.15Mt/a）供电设计 （仅供参考） 第一节供电电源 一、供电电源 某煤矿矿井双回路电源现已形成，其中：一回路电源由1#变电所10kV直接引入，LGJ-70型导线，距离矿区7公里；另一回路电源由2#变电所10kV直接引入，LGJ-120型导线，距离矿区20公里。 第二节电力负荷计算 经统计全矿井设备总台数84台，设备工作台数66台；设备总容量1079.64kW，设备工作容量696.34kW，计算负荷为： 有功功率：513.24 kW 无功功率：425.94 kVar 自然功率因数COSΦ＝0.77 视在功率：666.96 kVA 考虑有功功率和无功功率乘0.9同时系数后： 全矿井用电负荷 有功功率：461.92 kW 无功功率：383.35 kVar 功率因数COSΦ＝0.77 视在功率：600.27 kVA 矿井年耗电量约243.89万kW·h，吨煤电耗约16.26kW·h/t。 负荷统计见表1。 第三节送变电 一、矿井供电方案 根据《煤矿安全规程》要求，矿井应有两回电源供电，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。根据本矿井现有的电源条件，设计在本矿井工业场地内建10kV变电所。两回10kV电源分别引自10kV 1#变电所
和2#变电所。 二、10kV供电线路 设计对线路导线截面，按温升、经济电流密度、线路压降等校验计算如下： 1、根据经济电流密度计算截面积 导线通过的最大电流：（两回10kV线路，当一回故障检修时，另一回10kV线路向本矿供电时，导线通过的电流最大） I j＝P／（3UcosΦ）＝513.24／（1.732×10×0.77）＝38.5A 导线经济截面： S＝I j／J＝38.5／0.9＝42.8mm2（J为经济电流密度） 通过计算，实际选用的钢芯铝绞线截面满足要求。 2、按电压降校验 由10kV1#变电所和2#变电所向本矿工业场地10kV变电所供电的两回10kV线路供电距离分别为7km和20km，正常情况下两回线路同时运行，当两回10kV线路中一回线路事故检修时，由另外一回10kV线路向本矿供电。按正常情况及事故情况对两回电源线路分别做电压降校验如下：1）正常情况下 两回10kV线路同时运行，线路电压损失： ⑴1#变电所10kV供电线路电压损失： ΔU％＝Δu％PL／2 ＝0.745×0.51324×7／2 ＝1.34％。 线路能满足矿井供电。 ⑵2#变电所10kV供电线路电压损失： ΔU％＝Δu％PL／2 ＝0.555×0.51324×20／2 ＝2.85％。 线路能满足矿井供电。 2）事故情况下 单回10kV供电线路电压损失： ⑴1#变电所10kV供电线路电压损失：
煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 （AQ1029—2007） 2007年1月4日国家安全生产监督管理总局发布 1 范围 本标准规定了煤矿安全监控系统及检测仪器的装备、设计和安装、传感器设置、使用与维护、系统及联网信息处理、管理制度与技术资料等要求。 本标准适用于全国井工煤矿，包括新建和改、扩建矿井。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 煤矿安全规程 AQ6201—2006 煤矿安全监控系统通用技术要求 AQ6203—2006 煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器技术条件 MT423—1995 空气中甲烷校准气体技术条件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 煤矿安全监控系统coal mine safety monitoring system 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 传感器transducer 将被测物理量转换为电信号输出的装置。 3.3 甲烷传感器methane transducer 连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置，一般具有显示及声光报警功能。 3.4 风速传感器air velocity transducer 连续监测矿井通风巷道中风速大小的装置。 3.5
煤矿井下电力监测监控系统设计方案 一、系统组成 1．1 数据交换中心 此部分主要由数据采集服务器和两台互为冗余的网路交换机组成。 数据采集服务器：主要通过井下隔爆交换机把井下各个电力监控分站的数据采集汇总到此服务器，完成数据处理及数据备份。 选用了IBM X3500服务器一台，做了RAID5磁盘镜像。 网路交换机：采用了双交换机、冗余设计，保证了地面集控站与数据交换中心的数据链路安全。 选用了CISC029系列的两台网络交换机。 1．2 地面集控站 此部分主要配置包括两台互为双机热备的电力监控服务器(选用IBM X3500服务器)和两台操作员站(选用DELL工控机)。 主要根据采集的电网数据和友好的软件平台，实现电网的运行监视和控制管理。另外，地面集控站预留了视频及WEB接口，便于将来扩充视频服务器和WEB服务器。视频服务器主要用于将井下和地面的配电室及变电所现场安装的摄像头采集的视频信号进行监视和保存；WEB服务器则用于将系统采集的电网数据以网页的形式发布到公司的办公系统网络中，公司领导只要在自己的办公室打开电脑就可以观看到全矿的电网实时数据。 综述，以上体系结构符合集控系统的体系结构原理，满足了系统功能和性能要求，并且符合实时性、安全性和可靠性原则。关键设备用了冗余配置。 二、系统软件 2．1 系统组态软件 选用了具有良好的开放性和灵活性的SIMATIC WinCC组态软件，布置在地面集控站的监控服务器上，实现用户的监控需求。采用此软件主要有以下优点： (1)包括所有的SCADA功能在内的客户机／服务器系统。最基本的WINCC系统仍能够提供生成可视化任务的组件和函数，而且最基本的WINCC系统组件即涵盖了画面、脚本、报警、趋势和报表的各个编辑器。 (2)强大的标准接口。WINCC提供了OLC、DDE、ActiveX、OPC等接口，可以很方便地与其他应用程序交换数据。 (3)使用方便的脚本语言。WINCC可编写ANSI-C和Visual Basic脚本程序。 (4)具有向导的简易(在线)组态。WlNCC提供了大量的向导来简化组态工作。在调试阶段还可以进行在线修改。 2．2 系统数据库软件 系统选用了力控实时数据库，它以其强大的功能，为企业信息化建设提供了完整的实时管理工具，能够提供及时、准确、完整的产生和统计信息，为实施企业管控一体化提供稳固的基础和有力的保证。其性能主要有： (1)真正的分布式结构，同时支持C／S和B／S应用； (2)实时数据库系统具有高可靠性和数据完整性； (3)灵活的扩展结构可满足用户各种需求； (4)高速的数据存储和检索性能；
一、负荷计算与变压器选择 工作面电力负荷计算是选择变压器和移动变电站台数、容量的依据，也是配电网络计算的依据之一。 1、负荷统计 按表1-1内容，把工作面的每一种负荷进行统计。 表1-1 工作面负荷统计表格式 平均功率因数计算公式： en e e en en e e e e pj P P P P P P ++++++=...cos ...cos cos cos 212211???? 加权平均效率计算公式：
en e e en en e e e e pj P P P P P P ++++++=......212211ηηηη 注：负荷统计表的设计参考北京博超公司的负荷统计表的设计 2、负荷计算 1）变压器需用容量b S 计算值为： pj e x b P K S ?cos ∑= ()KVA 2）单体支架各用电设备无一定顺序起动的一般机组工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 714 .0286.0 3）自移式支架，各用电设备按一定顺序起动的机械化采煤工作面，按下式计算需用系数： ∑+=e x P P K max 6 .04.0 max P ——最大一台电动机功率，kw 。
井下其它用电设备需用系数及平均功率因数表
二、高压电缆选择计算和校验 1、按长时负荷电流选择电缆截面 长时负荷电流计算方法：pj pj e x e g U k P I η?cos 3103 ??= ∑ ∑e P ——高压电缆所带的设备额定功率之和kw ；（见变压器负荷统计中的结果） x k ——需用系数；计算和选取方法同前。（见变压器负荷统计中的结 果） e U ——高压电缆额定电压(V) V 10000、V 6000； pj ?cos ——加权平均功率因数； （见变压器负荷统计中的结果） pj η——加权平均效率。0.8-0.9 2、电缆截面的选择 选择要求是： g y I KI ≥ ―> 长时最大允许负荷电流应满足： K I I g y ≥，初步筛选出符合条件 的电缆 g I ——电缆的工作电流计算值，A ； y I ——环境温度为C o 25时电缆长时允许负荷电流，A ； K ——环境温度校正系数。
K J599煤矿安全监控系统系统介绍： 山东科大中天电子公司以煤矿安全监控预警与智能化安全开采成套技术及其全过程实施管理信息化为主导产业，强力打造专家服务团队、技术研发团队与现场实施团队，不断拓展实用矿山压力控制等理论与研究方法体系，确保公司的产品研制与现场应用始终处于同行业领先水平。 科大中天以井下岩层运动为中心，自主研发了“KJ385矿山压力位移监测系统”，并通过“煤矿重大事故远程预警与实施管理信息系统”将矿压、瓦斯、水文等数据进行实施分析，实现了煤矿安全高效开采的信息化、智能化、可视化。 KJ599煤矿安全监控系统（以下简称系统）的设计、制造按照AQ6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》等相关标准进行，完全符合国家的相关标准要求。该系统不仅能够准确、及时地反映井下环境参数，达到对灾害的早期预测、对事故进行必要的处理，而且还能为生产调度及时提供各种设备的运行状况，进而有效地指挥生产。 主要用途和适用范围： 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。用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。系统将计算机检测技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体。实现了复杂环境下对煤矿安全状况的自动监测和分析。
适用于我国各类大、中、小型煤矿的安全监测监控。 附：2014年近三月煤矿事故统计（5月到7月） 5月1日21时左右，江西省宜春市袁州区西村镇东杉煤矿（乡镇煤矿）发生一起其他事故，死亡1人。 5月3日16时40分，重庆市银海煤业有限公司连铭煤矿（乡镇煤矿，证照齐全）2名工人在井下N1312采煤工作面回风巷掘进工作面掘进回风巷时，因风筒出风口距工作面达20几米，引起风量不足，导致1名工人深度昏迷，经抢救无效于20时40分死亡。 5月13日，山西阳煤集团五矿赵家分区（山西宏厦第一建设公司施工）发生煤与瓦斯突出，造成4人死亡； 5月13日6时20分，四川省泸州市古蔺县煤矿（东段）有限公司322主提升道发生一起运输事故，死亡1人。 5月14日，中煤榆林能源大海则煤矿（国有重点）发生一起其他事故，死亡13人。 5月17日15时20分，神华集团海勃湾矿业有限责任公司在内蒙古乌海市的公乌素煤矿三号井，采煤二队综采工作面93—96#支架处在过断层，在此处装药作业过程中94#支架处片帮，矸石砸中配合放炮员作业的一名支架工头部，经抢救无效死亡。 5月20日16时，重庆市巫溪县棉元煤矿（乡镇煤矿，证照齐全）井下+740m 水平首采工作面上出口处发生一起顶板事故，死亡1人。
******煤矿 监控系统方案 2010-7-6
公司简介 ******有限公司是一家专注于经营高科技IT及监控产品、开发相关技术系统的有限公司。公司地处燕赵古都河北，前身为经营IT高科技产品的科技公司，目前员工总数60余人，具有稳定的产品研发、销售、技术服务队伍。公司向社会各行业提供全线高科技、高品质的数字音视频传输控制产品。*******有限公司注册资金万，具有国家级壹级安全技术防范工程设计、施工资质。 ******有限公司以做“技术领先型”企业为自己的定位，坚持数字化、网络化、集成化、行业化的发展方向，以“安防超市”和一站式“产品+服务”的品牌形象向业界提供从前端到后台，从硬件到软件的全线自主研发的音视频传输控制产品，包括数字硬盘录像产品、矩阵产品、光通讯产品、网络视频产品、智能卡门禁产品、教学产品、智能交通产品、通用产品、智能球云台产品、司法审讯产品等十大系列产品及多项行业解决方案，在社会各界得到广泛应用，如金融、交通、监狱、水利、电力、教学、公检法、车站机场码头、医疗、智能楼宇等行业。目前我公司已在京津、晋冀鲁豫等省市区承建了大大小小近百个视频监控项目，竣工工程涉及军队、政府、院校、企事业单位、医院等多个行业。 *******有限公司在安防行业的设计、施工、维修方面，主要业务范围涉及到图像监控，计算机网络、远程视频会议、安防报警等系统工程。我公司以“市场为导向，以科技为后盾”拥有一批高素质的工程技术人员和管理人员，我公司所承接的各类安防工程均设计合理，施工严格，以良好的质量意识和售后服务，为公司赢得了许多重要客户和良好的信誉。 ********有限公司一贯秉承“专业、诚信、服务”等企业理念，始终致力于向用户提供高品质的产品和领先的技术，以“诚信是根本、质量是保证、服务是生命”的企业宗旨，服务于用户，服务于社会。
摘要 本文主要论述了一种煤矿井下水位监测系统的设计与实现。系统主要由控制电路和液晶显示器组成，控制柜安装在井下水仓附近，外接多个传感器测量各项参数，控制电路以AT89C52单片机为核心，完成对被测信号的采集和处理等操作，当被测量超过允许值时，能够产生声光报警。电路板上配有键盘电路，当传感器初装或零点发生漂移时，可以通过按键调节零点，同时也可以设置每个被测量的报警值。液晶显示器实时显示现场模拟状态图，包括各个被测量的大小，并根据水位的高低有动态变化。 系统采集的信号主要包括水泵电机的电流值、开停状态和轴承温度值，以及水仓水位值。其中，采用WB系列电量隔离传感器来测量电流;采用KGT9矿用机电设备开停传感器来测量水泵电机的开停状态;采用数字温度传感器MAX6577测量水泵电机的温度;水位传感器为自行设计，探头采用MPM281压力传感器，根据压力与水位的关系，确定水位高度。系统采用彩色液晶显示器显示所有被测信息，如有报警可通过改变显示颜色予以提示。 软件部分采用C语言进行编程，对系统的各项功能进行了实验室调试和现场实验验证。整个系统对保证安全生产和提高生产效率起到了重要作用。 关键词:井下水位，实时监测，单片机，传感器，液晶显示器
Abstract The essay mainly discusses a kind of design and reality of the water-bunker levelmonitoring system underground coal mine. The system is comprised by a control circuit andLCD. The controller is installed in the vicinity of the water-bunker, which linked a number ofsensors to measure variousparameters.of the signalThe control circuit is in the core of AT89C52. Itcompletes the measurement gathering and processing. When the index is beyondthe limit, it will produce the acoustics-optics alarm. The PCB has the key circuit. When thesensors are installed at the first time or the zero value is changed, we can set the zero by thekey, also we can set the alarm value by the key. LCD display real time simulation of the scenestate graph including the size of all measurement, which has dynamic change in accordancewith the water level. The signals that the system collects include the current, on-off state and the bearingtemperature of the pump engine and the water-bunker level. Among it, the measurement ofcurrent adopts WB series electric quantity isolation sensor. The measurement of on-off stateadopts KGT9 on-off sensor. The collecting of temperature is realized by the digitaltemperature sensor MAX6577. The water level sensor is designed by us with the MPM281pressing sensor as the probe to measure the water level according to the relationship betweenthe pressure and the water level. The system displays all the signals with color Liquid CrystalDisplay (LCD). If warning, the color of the display will be changed to tell the operator. The software part is programmed using the C language and its every function is tested inthe laboratory and in the spot respectively. The whole system has run well since been installedin the datun coal mine. Both social and economic benefits are more obvious. It plays animportant role in ensure safety in production and improve production efficiency. Keywords: Water-bunker level, Real time monitoring, Single chip microcomputer,Sensor, LCD (Liquid Crystal Display)