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1、安全监测监控课程设计报告新汶孙村矿1100后一采区监控系统设计班级学号姓名成绩指导教师安全07-1班安全07-1班安全07-2班中国矿业大学安全工程学院2010年7月9日目录1 新汶孙村矿背景资料41.1 矿井概况41.2气候条件41.2.1 气温41.2.2 降水量41.2.3 蒸发量41.2.4 湿度41.2.5 风向和风速41.3地质构造42. 设计采区背景资料52.1 采区概况52.2 巷道布置62.3 采区通风63 相关煤矿安全法规、安全技术标准及设计规范63.1我国相关煤矿安全监测监控的安全法规63.2 设计标准143.3 安全监控系统设计内容、原则和方法173.3.1 设计的内容
2、173.3.2 设计原则183.3.3 设计方法183.4 监控范围确定184 矿井监控系统布置184.1 传感器布置184.1.1 功能概述184.1.2 分采区传感器布置方法要求184.1.3 分采区传感器用量统计204.2 分站布置224.2.1 功能概述224.2.2 分采区分站布置方法要求224.2.3信息源特点及系统结构确定224.3 中心站布置234.3.1中心站功能概述234.3.2中心站场地技术安全要求234.3.3 中心站配备设施244.4 传输线路系布置244.4.1 类型选择244.4.2 供电方式264.4.3 传输电缆264.4.4 电缆计算275 系统及设备选型2
3、85.1 型号选择285.1.1 KJ95型煤矿综合监控系统285.1.2 KJ90型煤矿综合监控系统295.1.3 KJF2000型煤矿综合监控系统315.1.4 KJ110型煤矿综合监控系统315.2 设备选型325.2.1 总体要求325.2.2 设备选型335.2.3 地面主机房及其它配置356 系统概算367 监测系统总结与后期维护37参考文献与附图1 新汶孙村矿背景资料1.1 矿井概况孙村煤矿位于山东省新泰市境内，是由解放前年产不足万吨的小煤窑经改扩建发展起来的年产百万吨的大型现代化矿井，也是新矿集团最老的矿井之一。孙村井田位于新汶煤田中部，向斜构造南翼；走向近东西，倾向北；倾角1
4、130;走向长度：-450米水平以上2Km，-450-600米水平5 Km，-600-800米水平6 Km ，-800米水平以下9.2 Km；，井田面积27平方公里。煤系地层石炭二迭系，煤系中共含煤十九层，可采煤层为二、三、四、六、十一、十三、十五共七个煤层，合计总厚度9.41米。瓦斯等级为低级；煤层有自燃发火性，煤尘爆炸指数：36%46%。矿井向深部开采，地压增大，地温升高（-800米实测35），地温梯增度为2.6/百米；断层多，采区内落差超过煤厚的断层密度25条/千平方米。矿井井口地面标高175.82米,为副立井、斜井多水平中央石门开拓，共分六个水平开采，其水平标高为-75米、-210米、
5、-400米、-600米、-800米及-1050米。目前，第一、二、三水平已全部结束，第四水平前组煤也已全部结束，现主要生产水平为-800水平，并利用-800水平系统进行-1050水平下山开采，开拓延深水平为-1050米水平，开采深度已达1300米，是目前国内开采最深矿井之一。1.2 气候条件孙村煤矿驻地属季节型大陆性气候，冬季寒冷和干燥，夏季炎热和潮湿。1.2.1 气温年平均气温12.4C，一月份最低，平均为-3.3C，历年最低为-21.6C；七月份最高，平均26C，历年最高为42.5C。1.2.2 降水量根据1957年至2003年气象站资料，历年平均降水量为725mm，最大降水量为1395.
6、4mm，最小降水量为450.2mm，年降水量的68%集中在6月下旬至9月上旬。7月份的降水量占全年降水量的38%，春季降水量占全年的13%，冬季降水量占全年的4%。1.2.3 蒸发量历年平均蒸发量为1837.5mm，为降水量的2.5倍。6月份蒸发量最大，平均为290.7mm，为该月降水量的3.3倍。1.2.4 湿度历年平均湿度为65%，一年中七、八月份湿度最大，为80%。一五月份湿度最小，平均为57%，比较干燥。1.2.5 风向和风速全年盛行东南风，春季多西南风，夏季多南风，秋季多东北风。年平均风速2.4m/s，瞬时最大风速可达42m/s。1.3 地质构造孙村井田内的大中型断层以近倾向断层较多
7、，这些近倾向断层将煤层沿走向分割成多个块段，多成为采区走向边界，造成采区走向长度较短，准备工程量大，工作面搬家频繁，采掘接替紧张。开拓煤量、准备煤量和回采煤量减少，巷道掘进率增高。孙村井田内断层分布较密，除大中型断层以外，井田还发育较多的小断层。随着采深增加，断层条数增加，落差增大，断层的分布密度如表1-4所示。井田内小断层随采深增加而增加，直接导致回采煤量减少，回采巷道增多，采出率降低，设备增多，机械化装备不易充分发挥，技术经济效益下降。据对采区内的小断层统计，倾角在7090的小断层最为发育，占到56.3%，倾角在5070的小断层次之，占到31.7%。1.4 采掘现状孙村煤矿目前生产主要集中
8、在-800m水平，利用该水平生产系统进行一部分下山开采。-800 m水平采用集中运输大巷、采区石门布置方式，各采区生产的煤炭通过3t底卸式矿车运输，全岩排矸通过1t矿车运输。现生产采区为-800m水平后组煤层一采区、-1050m水平前组二采区和四采区（-800m水平下山阶段）。现设计准备采区为-1100m水平后组煤层一采区。孙村煤矿采用走向长壁采煤法开采，全部垮落法处理采空区，现有三个采煤队生产，由一个综合机械化工作面和两个高档普采工作面生产维持矿井产量，年生产能力在120万t左右。目前，孙村煤矿井下有11处全岩巷掘进工作面，其中生产掘进4处，开拓延深2处、系统改造5处。这些全岩巷掘进工作面均
9、采用钻眼爆破法破岩和锚网喷支护形式。孙村煤矿井下有6处半煤岩掘进工作面，其中2处采用综掘机掘进、锚网带支护形式，其余采用钻眼爆破法破岩和锚网带支护形式。2. 设计采区背景资料2.1 采区概况该设计采区位于井田南区-1100米水平。东以F6断层为界与华源矿业公司相邻；西以F10断层为界；南至-800米水平后组十一层煤开采边界；北至千米立井煤柱线。十一层煤平均走向长2428.6米，平均倾斜宽375.7米，倾斜面积912418.6平方米。上覆二、四煤层全部开采结束，下伏十三、十五煤层未开采。监测指标情况如下表：表21 监测指标基本情况基本情况瓦斯本采区十一层瓦斯绝对涌出量为1.53m3min ，相对
10、瓦斯涌出量为0.827 m3/min；二氧化碳十一层绝对涌出量为1.55m3min，相对二氧化碳涌出量为0.838m3/min。煤尘十一煤层煤尘爆炸指数43。煤层自燃采区十一层煤具有类自燃发火倾向，自燃发火期62天，但该矿自建井以来无自燃发火史。地温据邻区情况预测地温为34。矿压地层静压力为2439.53256.0t/m2。2.2 巷道布置1100后组一采区位于井田南区，为十一层煤单层布置采区，800水平贯穿石门通过上部车场与采区下山连接；600十三层东大巷、总回风巷布置在600水平十三层煤内，通过800后一采区十三层回风上山与采区上山相连。本采区为十一层煤单层布置的双翼下山采区，采区布置轨道
11、、运煤两条下山，根据采区地质及开采技术条件、开拓开采状况，将1100后一轨道下山布置在-800贯穿石门西侧十一层煤内，全长420m，为采区运料、回风服务。1100后一运煤下山布置在1100后一采区轨道下山西侧十一层煤内，距轨道下山60m，坡度为150，全长435m，为采区运煤兼进风。2.3 采区通风本采区共布置二条下山，1100后一运煤下山用于运煤、进风；1100后一轨道下山用于提升、回风。回采工作面采用U型通风方式，运输巷进风，回风巷回风；掘进工作面采用局部通风机压入式通风方式。通风路线：新风流从地面北立井北石门-800南石门1100后一运煤下山回采工作面运输巷工作面。乏风由工作面回采工作面
12、回风巷1100后一轨道下山-800后一十三层回风上山十三层回风反井系统改造上山400风井地面。通过对后一采区困难时期通风阻力验算，400风井风机采用G4-73-11-28D离心式通风机抽出式通风。额定最大排风能力为11300m3/min，额定风压为12504230Pa，现主要通风机叶片角度为33.75，通风阻力为2750Pa，风量157.83m3/s，通过验算该风机满足该采区生产要求。3 相关煤矿安全法规、安全技术标准及设计规范3.1我国相关煤矿安全监测监控的安全法规第一百条 井下空气成分必须符合下列要求：（一）采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。（二）有害
13、气体的浓度不超过表3-1规定。 表3-1 矿井有害气体最高允许浓度名称最高允许浓度()一氧化碳CO 0.0024氧化氮(换算成二氧化氮NO2)0.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004瓦斯、二氧化碳和氢气的允许浓度按本规程的有关规定执行。矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算。第一百零一条 井巷中的风流速度应符合表3-2要求。表3-2 井巷中的允许风流速度井 巷 名 称允许风速/(m/s)最低最高无提升设备的风井和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进、回风巷8架线电机车巷道1.08运输机巷，采区进、回风巷0.256采煤工
14、作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154其他通风人行巷道0.15设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风速不得超过8m/s；梯子间四周经封闭后，井筒中的最高允许风速可按表2规定执行。无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于表2的规定值，但不得低于0.5m/s。综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于表2的规定值，但不得超过5m/s。第一百零二条 进风井口以下的空气温度（干球温度，下同）必须在2以上。生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26，机电设备硐室的空气温度不得超过30；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。采掘工作面的空气温度超过30、机电设备硐室的空气温度超过34时，必须停止作业。新建、改扩建矿井设计时，必须进行矿井风温预测计算，超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设施。第一百零五条 矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。对采掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每
