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1、煤礦KJ2000N監控系統改造設計方案設計單位：煤礦2013年6月安全監控系統改造設計方案一、礦安全監控系統現狀淮北礦業煤礦目前有五個采區，分別是：81采區、82采區、82下延采區、33采區、32塊段采區，一個開拓采區： 83下采區。四個生產工作面：71212綜采工作面、7224綜采工作面、3224綜采工作面、8215綜采工作面；一個收作面：7222收作面。煤巷掘進工作面3個，巖巷掘進工作面10個。煤層自然發火期2009年安徽興安礦用安全產品檢驗站對我礦71、72、82、32煤層煤樣的自燃傾向性進行了鑒定，鑒定結果為71、72、82、32均為自燃發火煤層；07年中國礦業大學對71、72、82、2、32煤樣的自然發火周期進行了取樣分析，鑒定結果為：71煤樣最短自然發火期為104天；72煤樣最短自然發火期為87天；82煤樣最短自然發火期為94天；32煤樣最短自然發火期為55天。各煤層自然發火期煤層編號發火等級發火期71自燃104天72自燃87天82自燃94天32自燃55天煤層爆炸指數對本井田各煤層的煤塵實驗結果見下表所示，各煤層均有爆炸危險性，其中71、72、82、32具有強爆炸或爆炸性。 各煤層爆炸性指數煤層編號爆炸性真密度灰份71強爆炸性1.4214.4372爆炸性1.6334.9582強爆炸性1.4414.7132有爆炸性1.3517.16防火灌漿系統煤建現有的防滅火灌漿系統，西風井3、建有一座為50m3的灌漿池，配備了型號為NJ20制漿機2臺，直徑6寸的主管從風井一直延接到井下，采區回風大巷及各區段均預設有直徑3寸的支管，主要采取隨采隨灌和采后集中灌漿的方式。中央風井建有一座容量為50m3的灌漿池，配備了3臺型號為NJ24制漿機，直徑6寸的灌漿主管從風井一直延接到井下；采區回風大巷、回風石門、風巷均敷設了直徑4寸的支管。注氮系統礦井配置了一套型號為 Dm-800型煤礦用移動式膜分離制氮裝置 ，制氮能力為800Nm3/h，濃度97%，出氮壓力0.8Mpa；在采煤工作面的機巷預設了注氮管路，一旦出現發火征兆，隨時具備注氮條件。現已經安裝有北京瑞賽長城航空測控有限公司KJ20004、N安全監控系統一套，目前采用環狀結構。1、井下設備井下安裝有隔爆交換機9臺，與地面中心站采用光纖通訊。安裝有KJ2007F型分站29臺，KG9701A型甲烷傳感器65臺，KGF-2型風速傳感器9臺，GT500A型CO傳感器15臺，GW50型溫度傳感器26臺，KGN2型煙霧傳感器5臺，KQJ-1型斷電器67臺，KGE23型風門開關傳感器13臺，KGK30型局扇開停28臺，。還安裝有風機在線系統2套，抽放計量系統6套。防塵系統煤建現有的防塵供水系統，副井建有一座不小于200m3的永久水池，中央風井建有兩座不小于200 m3的永久水池。直徑6寸的主管從中央風井、副井一直延接到井下，采區軌道大巷及各區5、段均預設有直徑4寸的支管（33采區軌道為6寸管路）。2、地面中心站設備情況地面中心站配備有：W2207h型監控主機2臺（一主一備），DL580G5型數據服務器2臺，L4200AL型圖形工作站1臺，FCLSA-0404型/M782型上傳主機各一臺，107S51型網絡安全設備1臺，TL-SF1016型網絡交換機2臺（一主一備），C6KS型UPS電源1臺，JJW-5KVA凈化穩壓電源1臺，激光打印機1臺，錄音電話1臺。3、運行情況我礦安全監控系統在2003年與北京長安公司簽訂裝備KJ4-2000系統協議，2004年1月份進行安裝，6月份組織人員進行了驗收。并在05年進行初次擴容，于同年6月份驗收合格6、，隨著礦井生產能力的增加，為滿足礦井300萬噸生產能力的實際需要于2007年6月進行再次擴容并2007年底通過驗收。2008年新的行業標準的實施，根據新行業標準，2008年10月，考慮最小的投入，臨時對我礦監測系統進行升級為KJ2000N系統，2011年5月為了使井下實現環網及滿足礦井350萬噸生產能力，進行擴容改造，并通過驗收，目前運行正常。二、安全監控系統更新改造的必要性由于現在我礦井下新水平的開拓、采區的延伸以及防火灌漿在線監測的需要。根據AQ1029煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范、AQ6201行業標準的要求,對照我礦安全監測系統現狀,需改造如下：1、結合現有的KJ2000N系統7、環網平臺，實現防火灌漿、防塵供水在線監測。2、83下新采區準備、33采區下山延伸、82下延采區、32塊段的采場的準備，并且83下新采區沒有融入環網、33采區下山延伸（目前已有-720水平延伸至-800水平）以及33采區二中封閉造成環網不能成環。3、西風井由于風機性能改造，目前數據無法在線監測，需改造。4、監測機房的UPS電池組老化需更換。 5、83下采區供電系統升級，需配備1140V變660V變壓器以滿足我礦的安全生產需要。擬在礦現KJ2000N煤礦安全監控系統基礎上，實現構建井下環網監控系統，并在設計過程中始終遵循系統應具備高可靠性、先進性、實用性、可擴展性及開放性原則，以滿足高產、高效的現8、代化示范礦井對監控信息有效獲得的需要。三、系統設計原則及依據煤礦安全規程AQ1029-2007煤礦安全監測系統及檢測儀器使用管理規范AQ6201-2006煤礦監控系統通用技術標準礦井通風安全監測裝備使用管理規定爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求爆炸性環境用防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備要求KJ2000型煤礦監控系統產品標準煤礦安全質量標準化標準礦井通風安全質量標準化標準MT/T 702-1997 煤礦注漿防滅火技術規范的要求四、系統升級改造的主要內容地面中心站設備：1、建成83下采區、33采區延伸的環網2、地面西風井風機在線監測系統改造3、增加兩臺防火灌漿系統主備工控機4、增加防塵供水監測9、監控系統井下環網改造1) 計劃在井下增加裝備CAN總線防爆光纖交換機， 83下采區2臺，33下采區2臺。2) 改造光纖底層環網。計劃敷設礦用光纜8KM。光纜敷設路線：西翼環網系統（紅色為新鋪設）副井下口0.3KM-500輔助車場2.7KM-650運輸大巷2.2KM83下采區回風上山1.6KM81下部變電所81軌道上山81總回-82軌道上山-82下行人下山-82下軌道上山-500運輸大巷-井口東翼環網系統副井下口33采區運輸大巷33采區人行上山-720泵房變電所-0.6KM-800泵房變電所-1.0KM-33采區軌道上山東翼軌道大巷副井下口3）對地面泵站在用FSK的交換機進行通訊接口及主芯片改造10、。4）對83下采區及33采區延伸段進行環網連接及安裝。5）對井下33采區（含32塊段）、81采區、82采區、82下四個采區各設置一個防火灌漿總監測點，監測流量、濃度。6）對井下33采區（含32塊段）、81采區、82采區、82下、83下五個采區軌道各設置一個防塵供水總監測點，監測流量、壓力。3、其他1、西風井實現在線傳輸2、更換監測機房的UPS電池組。3、為83下供電系統升級配備1140V變660V變壓器。4、西風井、中央風井增加兩臺交換機及兩臺防火灌漿監測分站，并各安裝兩個防火灌漿監測點，在線監測設備運轉、液位、流量、濃度，并實現視頻在線監控5、副井、中央風井增加兩臺交換機及兩臺防塵供水監測分11、站，并各安裝兩個防塵供水監測點，在線監測設備運轉、液位、流量五、礦井環網監控系統拓撲結構系統采用北京瑞賽公司開發的技術先進成熟的高速工業以太環網+現場總線模式構建，采用防爆光纖環網交換機、網絡結構：整個礦井監控網絡區域分為井上部分和井下部分，井上監控中心部分網絡系統采用100M光纖冗余工業環網系統將地面各個設備部分連接起來，再通過放火墻與管理信息網連接。井下部分的防爆光纖環網交換機連接組成100M工業光纖冗余環網平臺，根據具體需要2個光纖環網。防火灌漿設計點：根據煤礦的采區布局實際，對主要的地面、井下主干支管測點布置設計如下：（1）地面供漿源：地面供漿源2個（中央風井、西風井），主要監測電氣設12、備開停狀態、漿液供水源供水狀態及現場灌漿數據顯示(流量、濃度、液位)。（2）西風井供漿源到井下主干管道及支管道布置：共計3個總監測點，分別布置在81采區、82采區、82下延，主要監測管道濃度、流量。（3）中央風井供漿源到井下主干管道及支管道布置：共計1個監測點，分別布置在33采區（含32塊段），主要監測灌漿地點管道濃度、流量、；測點分布示意圖見附圖一防塵供水設計點：根據煤礦的采區布局實際，對主要的地面、井下主干支管測點布置設計如下：（1）地面供水源：地面供水源2個（中央風井、副井），主要監測電氣設備開停狀態、供水源供水狀態及現場供水數據顯示(流量、液位)。（2）副井、中央風井供水源到井下主干管13、道及支管道布置：共計6個總監測點，分別布置在33采區、32塊段、81采區、82采區、82下采區、83下采區，主要監測管道壓力、流量。測點分布示意圖見附圖二六、監測系統改造及防火灌漿系統安裝需增設備情況 新增主要設備配置表（紅色為新增部分）采區交換機分站安裝地點瓦斯傳感器溫度傳感器CO傳感器濃度流量33采區-800泵房變電所（2臺）監測分站4臺（原有3臺，尚需1臺）33采區-800泵房變電所-720變電所（15臺） 3237風巷T1、T2、中段T、1000米T、3238底抽巷鉆場T、T1、T23237底抽巷T1、T2、鉆場T、鉆場T33回風下山T1、T233運輸下山T1、T233回風上山T（2臺14、）泵房、變電所、（2臺）33回風上山3237工作面83下采區83下泵房變電所（1臺）監測分站3臺（原有1臺，尚需2臺）83下采區車場（6臺） 83下采區運輸、軌道下山T1、T2 、83下水倉T1、T2（1臺） 83下采區泵房變電所（1臺）83下采區回風83下上部變電所（1臺）監測分站1臺83下上部變電所（2臺） 83下采區軌道下山上段T1、T2 （1臺） 83下采區上部變電所82下采區（3臺）82下三中車場T1、T282采區回風上山T中央風井西風井灌漿站交換機2臺防火灌漿監測分站2臺（KJ90-F16）西風井中央風井濃度流量各2臺液位2臺開停6臺攝像頭2個顯示屏2臺82采區、33采區、81采區15、82下采區防火灌漿監測分站4臺（KJ90-F16）82采區、33采區、81采區、82下采區濃度流量各4臺合計6臺交換機6臺分站26臺傳感器（6臺紅外傳感器、原有20臺高低濃傳感器）4臺溫度傳感器2臺CO傳感器（原有33回風1共6處防火灌漿監測點煤礦安全監控系統改造工程及防火灌漿裝備配置清單及價格（概算130.77萬）一、安全監控中心軟、硬件匯總序號名稱規格/型號單位數量單價備注價格概算（萬元）1監控主機工控機、聲卡音響/XP/含顯示器臺20.8防火灌漿監測（一主一備）1.62UPS電池組山特6KVA套1 1二、底層控制網絡設備序號名稱型號單位數量1礦用阻燃鎧裝光纜MGTS-12B1km80.16、75.62防爆光纖環網交換機KJJ107（can）雙核套63.5含地面兩臺交換機21三、分站、傳感器序號名稱規格/型號單位數量單價備注價格概算（萬元）1監控分站含電源箱KJ2007F（can）臺41.46.42、監控分站含電源箱KJ90-F16（D）臺61.85防火灌漿用11.13、管道流量 (DN150)GLD系列(DN150/100)臺36184、管道流量 (DN100)GLD系列(DN100/100)臺35.215.65、管道流量專用電源（具有備用電源功能）KDY660-15B(A)臺60.855.16、濃度測量儀GMP1500臺26.85地面灌漿站13.77、開停傳感器GT-L(A)臺17、60.06地面灌漿站0.362環境紅外甲烷傳感器GJG100（B）臺60.95.43溫度傳感器KGW13臺40.20.84CO傳感器GTH1000臺20.30.65礦用電源斷路器KBDZ-1臺4 0.3 主輔雙路供電、自動切換供電開關1.2四、系統需配置的其它裝置、材料序號名稱型號單位數量1光纜接線盒（四通）個10 0.040.42交換機CAN通訊板及芯片片2 0.4地面抽排泵站改造交換機0.83傳感器電纜MHYVV1*4*7/0.52km60.63.65電纜接線盒JHH-2個1000.0070.76電纜接線盒JHH-3個500.0090.457電纜接線盒JHH-4個200.0120.249電18、纜接線盒JHH-6個400.0190.76101140V電源變壓器KBSG-0.25/1140臺40.483下采區用1.6五、工具、儀器序號名稱型號單位數量六、其他1V錐抽放計量含管道CO套13237工作面用62風機在線含重慶設備套1西風井5地面網絡攝像儀KJ9017B臺20.51風機在線分站芯片北京瑞賽提供20.05含備用芯片0.1電子顯示屏PH24(A)臺20.951.9液位傳感器KGU9901臺20.380.76合計131.57七、KJ2000N系統升級后主要技術指標1) 系統通訊平臺：工業以太環網+現場總線，獨立傳輸信道。2) 以太網采用的協議標準：TCP/IP；現場總線選用的協議標準19、：CAN 2.0B。3) 巡檢周期：10s；井下突發信息上報給中心站不大于1s。4) 光纖冗余環網重構時間：300ms。5) 系統分站數量：128臺（可擴充至256臺以上），模擬量/開關量輸入：2048點（可擴至4096點以上）。6) 以太網通訊速率：100M/1000M；CAN總線通訊速率：5Kbps1Mbps。7) 分站本地斷電控制時間：2s。8) 地面中心站手動控制執行時間：3s。9) 異地控制時間：5s。分站間的異地控制，不需通過中心站，直接在井下現場完成。10) 主干網采用光纖傳輸，遠程傳輸距離可達4060Km。井下交換機支持無限級聯，通過一次級聯即可使通訊距離達到60Km以上。11) 底層設備網采用CAN BUS通訊方式，保證防爆交換機至分站距離不低于5Km。12) 傳輸介質：工業以太網采用光纖單模、多模或超五類雙絞線；現場總線采用普通雙絞線、礦用通訊電纜。13) 軟件數據交換接口：OPC、DDE