1、煤矿KJ2000N监控系统改造设计方案设计单位：煤矿2013年6月安全监控系统改造设计方案一、矿安全监控系统现状淮北矿业煤矿目前有五个采区，分别是：81采区、82采区、82下延采区、33采区、32块段采区，一个开拓采区： 83下采区。四个生产工作面：71212综采工作面、7224综采工作面、3224综采工作面、8215综采工作面；一个收作面：7222收作面。煤巷掘进工作面3个，岩巷掘进工作面10个。煤层自然发火期2009年安徽兴安矿用安全产品检验站对我矿71、72、82、32煤层煤样的自燃倾向性进行了鉴定，鉴定结果为71、72、82、32均为自燃发火煤层；07年中国矿业大学对71、72、82、2、32煤样的自然发火周期进行了取样分析，鉴定结果为：71煤样最短自然发火期为104天；72煤样最短自然发火期为87天；82煤样最短自然发火期为94天；32煤样最短自然发火期为55天。各煤层自然发火期煤层编号发火等级发火期71自燃104天72自燃87天82自燃94天32自燃55天煤层爆炸指数对本井田各煤层的煤尘实验结果见下表所示，各煤层均有爆炸危险性，其中71、72、82、32具有强爆炸或爆炸性。 各煤层爆炸性指数煤层编号爆炸性真密度灰份71强爆炸性1.4214.4372爆炸性1.6334.9582强爆炸性1.4414.7132有爆炸性1.3517.16防火灌浆系统煤建现有的防灭火灌浆系统，西风井3、建有一座为50m3的灌浆池，配备了型号为NJ20制浆机2台，直径6寸的主管从风井一直延接到井下，采区回风大巷及各区段均预设有直径3寸的支管，主要采取随采随灌和采后集中灌浆的方式。中央风井建有一座容量为50m3的灌浆池，配备了3台型号为NJ24制浆机，直径6寸的灌浆主管从风井一直延接到井下；采区回风大巷、回风石门、风巷均敷设了直径4寸的支管。注氮系统矿井配置了一套型号为 Dm-800型煤矿用移动式膜分离制氮装置 ，制氮能力为800Nm3/h，浓度97%，出氮压力0.8Mpa；在采煤工作面的机巷预设了注氮管路，一旦出现发火征兆，随时具备注氮条件。现已经安装有北京瑞赛长城航空测控有限公司KJ20004、N安全监控系统一套，目前采用环状结构。1、井下设备井下安装有隔爆交换机9台，与地面中心站采用光纤通讯。安装有KJ2007F型分站29台，KG9701A型甲烷传感器65台，KGF-2型风速传感器9台，GT500A型CO传感器15台，GW50型温度传感器26台，KGN2型烟雾传感器5台，KQJ-1型断电器67台，KGE23型风门开关传感器13台，KGK30型局扇开停28台，。还安装有风机在线系统2套，抽放计量系统6套。防尘系统煤建现有的防尘供水系统，副井建有一座不小于200m3的永久水池，中央风井建有两座不小于200 m3的永久水池。直径6寸的主管从中央风井、副井一直延接到井下，采区轨道大巷及各区5、段均预设有直径4寸的支管（33采区轨道为6寸管路）。2、地面中心站设备情况地面中心站配备有：W2207h型监控主机2台（一主一备），DL580G5型数据服务器2台，L4200AL型图形工作站1台，FCLSA-0404型/M782型上传主机各一台，107S51型网络安全设备1台，TL-SF1016型网络交换机2台（一主一备），C6KS型UPS电源1台，JJW-5KVA净化稳压电源1台，激光打印机1台，录音电话1台。3、运行情况我矿安全监控系统在2003年与北京长安公司签订装备KJ4-2000系统协议，2004年1月份进行安装，6月份组织人员进行了验收。并在05年进行初次扩容，于同年6月份验收合格6、，随着矿井生产能力的增加，为满足矿井300万吨生产能力的实际需要于2007年6月进行再次扩容并2007年底通过验收。2008年新的行业标准的实施，根据新行业标准，2008年10月，考虑最小的投入，临时对我矿监测系统进行升级为KJ2000N系统，2011年5月为了使井下实现环网及满足矿井350万吨生产能力，进行扩容改造，并通过验收，目前运行正常。二、安全监控系统更新改造的必要性由于现在我矿井下新水平的开拓、采区的延伸以及防火灌浆在线监测的需要。根据AQ1029煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范、AQ6201行业标准的要求,对照我矿安全监测系统现状,需改造如下：1、结合现有的KJ2000N系统7、环网平台，实现防火灌浆、防尘供水在线监测。2、83下新采区准备、33采区下山延伸、82下延采区、32块段的采场的准备，并且83下新采区没有融入环网、33采区下山延伸（目前已有-720水平延伸至-800水平）以及33采区二中封闭造成环网不能成环。3、西风井由于风机性能改造，目前数据无法在线监测，需改造。4、监测机房的UPS电池组老化需更换。 5、83下采区供电系统升级，需配备1140V变660V变压器以满足我矿的安全生产需要。拟在矿现KJ2000N煤矿安全监控系统基础上，实现构建井下环网监控系统，并在设计过程中始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足高产、高效的现8、代化示范矿井对监控信息有效获得的需要。三、系统设计原则及依据煤矿安全规程AQ1029-2007煤矿安全监测系统及检测仪器使用管理规范AQ6201-2006煤矿监控系统通用技术标准矿井通风安全监测装备使用管理规定爆炸性环境用防爆电气设备通用要求爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求KJ2000型煤矿监控系统产品标准煤矿安全质量标准化标准矿井通风安全质量标准化标准MT/T 702-1997 煤矿注浆防灭火技术规范的要求四、系统升级改造的主要内容地面中心站设备：1、建成83下采区、33采区延伸的环网2、地面西风井风机在线监测系统改造3、增加两台防火灌浆系统主备工控机4、增加防尘供水监测9、监控系统井下环网改造1) 计划在井下增加装备CAN总线防爆光纤交换机， 83下采区2台，33下采区2台。2) 改造光纤底层环网。计划敷设矿用光缆8KM。光缆敷设路线：西翼环网系统（红色为新铺设）副井下口0.3KM-500辅助车场2.7KM-650运输大巷2.2KM83下采区回风上山1.6KM81下部变电所81轨道上山81总回-82轨道上山-82下行人下山-82下轨道上山-500运输大巷-井口东翼环网系统副井下口33采区运输大巷33采区人行上山-720泵房变电所-0.6KM-800泵房变电所-1.0KM-33采区轨道上山东翼轨道大巷副井下口3）对地面泵站在用FSK的交换机进行通讯接口及主芯片改造10、。4）对83下采区及33采区延伸段进行环网连接及安装。5）对井下33采区（含32块段）、81采区、82采区、82下四个采区各设置一个防火灌浆总监测点，监测流量、浓度。6）对井下33采区（含32块段）、81采区、82采区、82下、83下五个采区轨道各设置一个防尘供水总监测点，监测流量、压力。3、其他1、西风井实现在线传输2、更换监测机房的UPS电池组。3、为83下供电系统升级配备1140V变660V变压器。4、西风井、中央风井增加两台交换机及两台防火灌浆监测分站，并各安装两个防火灌浆监测点，在线监测设备运转、液位、流量、浓度，并实现视频在线监控5、副井、中央风井增加两台交换机及两台防尘供水监测分11、站，并各安装两个防尘供水监测点，在线监测设备运转、液位、流量五、矿井环网监控系统拓扑结构系统采用北京瑞赛公司开发的技术先进成熟的高速工业以太环网+现场总线模式构建，采用防爆光纤环网交换机、网络结构：整个矿井监控网络区域分为井上部分和井下部分，井上监控中心部分网络系统采用100M光纤冗余工业环网系统将地面各个设备部分连接起来，再通过放火墙与管理信息网连接。井下部分的防爆光纤环网交换机连接组成100M工业光纤冗余环网平台，根据具体需要2个光纤环网。防火灌浆设计点：根据煤矿的采区布局实际，对主要的地面、井下主干支管测点布置设计如下：（1）地面供浆源：地面供浆源2个（中央风井、西风井），主要监测电气设12、备开停状态、浆液供水源供水状态及现场灌浆数据显示(流量、浓度、液位)。（2）西风井供浆源到井下主干管道及支管道布置：共计3个总监测点，分别布置在81采区、82采区、82下延，主要监测管道浓度、流量。（3）中央风井供浆源到井下主干管道及支管道布置：共计1个监测点，分别布置在33采区（含32块段），主要监测灌浆地点管道浓度、流量、；测点分布示意图见附图一防尘供水设计点：根据煤矿的采区布局实际，对主要的地面、井下主干支管测点布置设计如下：（1）地面供水源：地面供水源2个（中央风井、副井），主要监测电气设备开停状态、供水源供水状态及现场供水数据显示(流量、液位)。（2）副井、中央风井供水源到井下主干管13、道及支管道布置：共计6个总监测点，分别布置在33采区、32块段、81采区、82采区、82下采区、83下采区，主要监测管道压力、流量。测点分布示意图见附图二六、监测系统改造及防火灌浆系统安装需增设备情况 新增主要设备配置表（红色为新增部分）采区交换机分站安装地点瓦斯传感器温度传感器CO传感器浓度流量33采区-800泵房变电所（2台）监测分站4台（原有3台，尚需1台）33采区-800泵房变电所-720变电所（15台） 3237风巷T1、T2、中段T、1000米T、3238底抽巷钻场T、T1、T23237底抽巷T1、T2、钻场T、钻场T33回风下山T1、T233运输下山T1、T233回风上山T（2台14、）泵房、变电所、（2台）33回风上山3237工作面83下采区83下泵房变电所（1台）监测分站3台（原有1台，尚需2台）83下采区车场（6台） 83下采区运输、轨道下山T1、T2 、83下水仓T1、T2（1台） 83下采区泵房变电所（1台）83下采区回风83下上部变电所（1台）监测分站1台83下上部变电所（2台） 83下采区轨道下山上段T1、T2 （1台） 83下采区上部变电所82下采区（3台）82下三中车场T1、T282采区回风上山T中央风井西风井灌浆站交换机2台防火灌浆监测分站2台（KJ90-F16）西风井中央风井浓度流量各2台液位2台开停6台摄像头2个显示屏2台82采区、33采区、81采区15、82下采区防火灌浆监测分站4台（KJ90-F16）82采区、33采区、81采区、82下采区浓度流量各4台合计6台交换机6台分站26台传感器（6台红外传感器、原有20台高低浓传感器）4台温度传感器2台CO传感器（原有33回风1共6处防火灌浆监测点煤矿安全监控系统改造工程及防火灌浆装备配置清单及价格（概算130.77万）一、安全监控中心软、硬件汇总序号名称规格/型号单位数量单价备注价格概算（万元）1监控主机工控机、声卡音响/XP/含显示器台20.8防火灌浆监测（一主一备）1.62UPS电池组山特6KVA套1 1二、底层控制网络设备序号名称型号单位数量1矿用阻燃铠装光缆MGTS-12B1km80.16、75.62防爆光纤环网交换机KJJ107（can）双核套63.5含地面两台交换机21三、分站、传感器序号名称规格/型号单位数量单价备注价格概算（万元）1监控分站含电源箱KJ2007F（can）台41.46.42、监控分站含电源箱KJ90-F16（D）台61.85防火灌浆用11.13、管道流量 (DN150)GLD系列(DN150/100)台36184、管道流量 (DN100)GLD系列(DN100/100)台35.215.65、管道流量专用电源（具有备用电源功能）KDY660-15B(A)台60.855.16、浓度测量仪GMP1500台26.85地面灌浆站13.77、开停传感器GT-L(A)台17、60.06地面灌浆站0.362环境红外甲烷传感器GJG100（B）台60.95.43温度传感器KGW13台40.20.84CO传感器GTH1000台20.30.65矿用电源断路器KBDZ-1台4 0.3 主辅双路供电、自动切换供电开关1.2四、系统需配置的其它装置、材料序号名称型号单位数量1光缆接线盒（四通）个10 0.040.42交换机CAN通讯板及芯片片2 0.4地面抽排泵站改造交换机0.83传感器电缆MHYVV1*4*7/0.52km60.63.65电缆接线盒JHH-2个1000.0070.76电缆接线盒JHH-3个500.0090.457电缆接线盒JHH-4个200.0120.249电18、缆接线盒JHH-6个400.0190.76101140V电源变压器KBSG-0.25/1140台40.483下采区用1.6五、工具、仪器序号名称型号单位数量六、其他1V锥抽放计量含管道CO套13237工作面用62风机在线含重庆设备套1西风井5地面网络摄像仪KJ9017B台20.51风机在线分站芯片北京瑞赛提供20.05含备用芯片0.1电子显示屏PH24(A)台20.951.9液位传感器KGU9901台20.380.76合计131.57七、KJ2000N系统升级后主要技术指标1) 系统通讯平台：工业以太环网+现场总线，独立传输信道。2) 以太网采用的协议标准：TCP/IP；现场总线选用的协议标准19、：CAN 2.0B。3) 巡检周期：10s；井下突发信息上报给中心站不大于1s。4) 光纤冗余环网重构时间：300ms。5) 系统分站数量：128台（可扩充至256台以上），模拟量/开关量输入：2048点（可扩至4096点以上）。6) 以太网通讯速率：100M/1000M；CAN总线通讯速率：5Kbps1Mbps。7) 分站本地断电控制时间：2s。8) 地面中心站手动控制执行时间：3s。9) 异地控制时间：5s。分站间的异地控制，不需通过中心站，直接在井下现场完成。10) 主干网采用光纤传输，远程传输距离可达4060Km。井下交换机支持无限级联，通过一次级联即可使通讯距离达到60Km以上。11) 底层设备网采用CAN BUS通讯方式，保证防爆交换机至分站距离不低于5Km。12) 传输介质：工业以太网采用光纤单模、多模或超五类双绞线；现场总线采用普通双绞线、矿用通讯电缆。13) 软件数据交换接口：OPC、DDE