井下火災束管監測係統初步安裝方案

甘肅金昌紅沙崗一礦JSG-8井下火災束管監測係統初步安裝方案

1概述

JSG-8井下束管火災監測分站采用嵌入式單片機，在井下實現大規模數據運算和分析，井下分站可將數據信號傳送到地麵分析和處理。該係統可最多掛接5套井下分站，可作為獨立係統運行。JSG-8井下束管火災監測係統可對井下任意地點的O2、CH4和CO等氣體濃度實現24小時連續監測和分析，對預測監測地點自然發火危險性和可燃混合氣體爆炸危險性分析，為煤礦自然發火和礦井事故防治工作提供科學依據。

2 主要配置

JSG-8 井下火災束管監測係統是井下監測型煤礦自然發火束管監測係統，標準配置束管係統由1套井下分站和1套地麵中心站組成。

井下分站：

2.1 束管氣體采樣櫃1套(注:由於各部件安標管理時限不明,型號有可能變更,以發貨時標準為準)，內含：

⑴GTH500(B) 一氧化碳傳感器 1台;

⑵高低濃度甲烷傳感器 1台;

⑶GYH25型礦用氧氣傳感器 1台;

⑷DFB-20礦用防爆電磁閥 8個;

⑸BHD2-25/380-4T礦用隔爆型接線盒 3個;

⑹氣水分離器、除塵器、流量計、真空表及附屬氣室和管路等。

2.2 抽氣裝置：2BE1 101水環真空泵1台;

2.3 井下電源控製箱1套：KXSG8C井下束管監測係統控製箱;

2.4 礦用束管：礦用聚乙烯束管φ8×1，阻燃抗靜電，標準配置為5000m;

2.5 束管接頭及除塵除濕器等管路附件1套;

2.6 通訊電纜：按井下安裝地點到地麵機房距離乘以係數1.2配置，標準配置5000m;

地麵中心站：

2.6通訊接口：KJ408B-J地麵數據接口1台;

2.7監控軟件： JSG-8礦井火災監測係統主控軟件和隻讀終端軟件各1套;

2.8監控主機： 地麵工業控製微機1台;

2.9 打印機和不間斷電源等。

3 工作原理

3.1主要技術參數

額定容量 110VA

輸入電壓 660V AC

本安電源輸出： 18V/200mA DC 2路

9V/250mA DC 1路

本安信號輸入： (頻率模擬量)

200Hz～1000Hz 對應CH4濃度0%～4%

1200Hz～2000Hz 對應CH4濃度4%～40%

200Hz～1000Hz 對應CO濃度(0～500)×10-6

200Hz～1000Hz 對應O2濃度0%～25%

非本安電源輸出：

控製電源 36V/500mA AC 1路(循環供采樣分析櫃8個防爆電磁閥)

斷電信號 36V/1A AC觸點開關量 2路(遠程控製水環真空泵電源通斷)

井下信號傳輸 RS485方式

地麵數據傳輸 RS232方式

隔爆形式 Exd[ib]I

顯示方式 8位數碼管組合顯示

3.2工作原理

JSG-8井下束管火災監測係統井下采樣分析櫃中安設8路通往井下取樣點的單芯束管。各取氣管路的選通由井下分站控製箱中控製主板嵌入式單片機程序控製，其選通時間可根據管路連接狀況和管路長度設定。設定既可在井下人工采用紅外遙控器完成，也可在地麵通過監控中心軟件進行遠程初始化設置。真空泵通過被選通取氣管路抽取井下監測地點氣樣，送入采樣分析櫃中，由傳感器對氣室中氣樣成分進行分析。傳感器信號由安裝在KXSG8C控製箱本安腔內的控製主板接收，實時顯示、處理，對火災危險性進行預測預報。氣樣經井下采樣分析櫃餘氣出口和連接管路連接到井下分站安裝地點附近的回風流中，在井下分站判斷出現自然發火危險性時，可對餘氣出口氣樣進行人工采樣，使用地麵實驗檢測設備分析。如配置地麵微機或聯網監測係統，可通過通訊電纜，將數據傳輸到地麵中心站微機，由計算機軟件完成數據分析處理、報表打印和火災預測預報。使用時將井下分站安裝采區石門或采區上山附近的硐室中，實現對工作麵及采空區有關火災參量進行監測。JSG-8井下火災束管監測係統多分站工作原理如圖3-1所示。

圖3-1 JSG-8井下火災束管監測係統多分站工作原理圖

4紅沙崗一礦束管係統方案設計

4.1紅沙崗一礦束管係統初期配置

根據紅沙崗一礦的回采工作麵測點布置方案，共設置兩個井下分站如圖4-1所示。初期布置9個測點，其餘測點備用。井下安裝地點一般選在中央變電所(或采區變電所)附近，通過分析該礦的通風係統圖，兩個井下1#和2#分站均預設在采區第二變電所附近硐室或石門內，從地麵機房到井下分站安裝地點布置通訊屏蔽電纜，從分站安裝地點至測點均布置單芯礦用雙抗束管，經估算初期兩個分站共需布置12900米束管管路，隨著回采麵不斷推進和日常維護消耗束管，建議初期購置20000米束管。具體數據估算見表4-1。

圖4-1 紅沙崗一礦JSG-8井下火災束管監測係統井下分站監測示意圖

表4-1紅沙崗一礦束管係統初期配置

序號名稱規格布置地點數量(米)備注

1通訊屏蔽電纜MHYVRP1*4地麵機房到井下兩台分站通訊電纜並聯點3300電纜長度為估算

從通訊電纜並聯點到1號分站50

從通訊電纜並聯點到2號分站50

2礦用雙抗束管Ф8*1從井下1號分站安裝地點到工作麵測點11200回采工作麵束管隨著工作推進埋入采空區無法回收

從井下1號分站安裝地點到工作麵測點21200

從井下1號分站安裝地點到工作麵測點31200

從井下1號分站安裝地點到工作麵測點41300

從井下1號分站安裝地點到工作麵測點51300回采工作麵束管隨著工作推進埋入采空區無法回收

從井下1號分站安裝地點到工作麵測點61300

從井下2號分站安裝地點到工作麵測點11800

從井下2號分站安裝地點到工作麵測點21800

從井下2號分站安裝地點到工作麵測點31800

注：表中數據均為估算，以現場實際距離為準。

4.1紅沙崗一礦束管係統測點布置設計

根據紅沙崗一礦的實際情況確定工作麵束管測點布置。井下安裝地點一般設置在中央變電所(或采區變電所)附近，通過分析該礦的通風係統圖，兩個井下1#和2#分站均預設在采區第二變電所附近硐室或石門內，具體要求按5.2執行。

工作麵設置3個測點。進、回風側采空區分別設置①、②測點進行采空區內氣體組分的監測，上隅角設置測點③進行上隅角氣體組分日常監測。在進、回風巷沿底板分別向采空區埋設一趟取氣管路。束管取氣測點一進入采空區，即開始進行束管連續取樣分析，如圖4-2。

埋入采空區的束管取樣頭處應注意與套管密封連接，附近應用大塊矸石或木跺防護，以防止浮煤、水、泥漿堵管和抽取到套管內氣體。取樣頭段的套管為DN38鋼管，前端封口並在前端0.5m長範圍周邊鑽6～9個直徑為5mm透氣小孔。

圖4-2 回采工作麵束管測點布置示意圖

安裝內容

5.1地麵中心站的安裝

⑴監控主機的安裝

監控主機應該安裝在礦監控中心，專人監護，主機安裝XP係統，專機專用。由重慶院技術人員指導安裝JSG-8井下火災束管係統軟件。

⑵數據通訊接口

獨立成係統時，將通訊電纜從井下安裝“KXSG8C井下束管監測係統控製箱”處鋪設至地麵數據接口，在監控主機單獨安裝JSG-8井下火災束管係統軟件。

5.2井下部分的安裝

井下分站安裝示意如圖5-1所示，具體安裝過程如下：

⒈安裝地點的選擇

⑴首先要符合使用說明書中關於工作環境的要求

溫度：0℃~40℃;

相對濕度：井下：≤95%;井上室內：≤90%

周圍無腐蝕性氣體;

無顯著震動、衝擊的場所;

大氣壓力：80 kPa ～106kPa。

⑵如果係統處於回風流中，必須按照《煤礦安全規程》的要求采取相應的安全措施。

⑶選取離各監測點距離最佳的地點，便於看護和值守。有條件的情況下設立柵欄，獨立管理維護。

⑷井下安裝地點水泥底座施工：

根據上述要求由礦方選擇井下安裝地點，並按井下分站尺寸設計施工水泥底座，安裝設計原則如下：

采樣分析櫃放在中間，電控箱和水環真空泵按現場情況放置於采樣分析櫃兩邊。

采樣分析櫃與巷道壁應保持500mm距離，設置鐵架，掛放放水除濕設備。

平台後麵應有排水溝，保證水環真空泵排水順暢。

⒉每套井下分站所需電源、水源及材料

⑴兩路660v電源

一路供電控箱使用，兩相660v，容量大於200VA;

一路供水環真空泵使用，三相660v，功率大於10kw。

⑵三個防爆開關

電控箱和水環真空泵各一個，還有一個做總控製開關使用。

⑶4分鋼管若幹，4分球閥5個，單向逆止閥2個，視具體安裝位置供水環真空泵，氣水分離器和采樣分析櫃連接使用。

⑷穩定幹淨的水源，可設置一個水箱，容積在0.3m3以上。

⒊井下部分電路連接

當場地與材料準備就緒後，就可以進行井下連接安裝了。由中煤科工集團重慶研究院技術人員指導安裝。

⒋井下巷道束管的安裝

全部采用單芯束管安裝，束管安裝要牢固、整齊、保證無折痕、無斷裂、無損傷;過風門或穿巷道壁時應套鋼管保護;如需彎曲，最小半徑應大於6倍束管的直徑。

圖5-1 JSG-8井下火災束管監測係統井下分站安裝示意圖

6具體安裝過程

本次安裝初步安排按以下步驟進行，材料與人員組織由礦方負責，重慶煤科院技術人員現場指導，根據具體情況可做調整。

⑴ 地麵驗貨，安裝地麵中心站。由礦方派人組裝電腦，安裝操作係統，重慶院技術人員指導安裝軟件。驗貨完成後，由礦方組織人員將要安裝在井下部分的設備運至井下安裝地點，並鋪設好安裝地點到監控主機的通訊電纜。

⑵ 到井下安裝地點，由重慶院技術人員指導設計施工水泥平台，並根據水環真空泵的連接方式，確定要加工的管路與配件。由礦方當天施工水泥平台，並準備所需材料。

⑶ 由礦方組織人員將采樣分析櫃、電源控製箱、水環真空泵和氣水分離器按要求放置在水泥平台上，並接好水環真空泵管路。將所需電源、水源與開關準備到位。

⑷ 到井下安裝地點，由重慶院技術人員指導安裝電源控製箱與采樣分析櫃的連接，並初次通電調試。升井後，在地麵調試井下信號傳輸。

⑸ 複檢。

⑹ 其它，由於束管單管的鋪設不影響整個係統的調試安裝，可以並行作業，鋪設至所需監測地點，做好標記即可。

7 使用中的注意事項

⑴ 設備在井下使用時，應按《煤礦安全規程》進行，要看清銘牌和標誌，實際使用的電源電壓等級必須與說明書要求的電壓等級相符。

⑵ 用戶若使用自有的分析傳感器，則其信號製式必須與本係統所要求的信號製式相同。

⑶ 注意電纜出線口密封圈的壓緊和電控箱的各端蓋的螺絲緊固。

⑷ 係統中的采樣分析櫃、電控箱、真空泵等主要設備應安放平穩，避開易冒頂、片幫和淋水的場所。

⑸ 敷設電纜時，應整齊地將其安放在電纜鉤架上。

⑹ 敷設束管時，應整齊地將其安放在專門鉤架上，並盡量做到與電纜不在一側的巷幫上。如因巷道實際情況而使塑料管與電纜必須在同一側的幫上，則二者間應保持不小於300mm的間距。

⑺ 電控箱的各個輸出(包括電源輸出、控製信號輸出)均已調好，非專業人員不能擅自更改。

⑻ 係統在使用中，若發生動力電纜和傳感器電纜、電磁閥電纜、數據傳輸電纜等短路時，或發生電纜斷路時，應及時切斷電源，嚴格按《煤礦安全規程》的要求進行處理。

附： JSG-8型井下火災束管監測係統配置明細(僅做參考以發貨為準)

序號名稱型號規格生產廠家數量備注

18路氣體采樣分析櫃JSG-8重慶煤科院2套標配為1套

2水環式真空泵2BE1 101重慶煤科院2台標配為1套

3井下采樣控製箱KXSG8C重慶煤科院2台標配為1套

4除濕器、放水器、除塵器、銅接頭等附件重慶煤科院2套標配為1套

5地麵數據接口KJJ-2400重慶煤科院1台

6係統主軟件、隻讀終端程序JSG-8重慶煤科院1套

選配部分

1礦用雙抗束管Ф8*1重慶煤科院20000米

2通訊屏蔽電纜MHYV1*4重慶煤科院代購3400米

3計算機研華P4，17寸液顯重慶煤科院代購1台

4不間斷電源山特1000VA重慶煤科院代購1台

5打印機HP,A4激光重慶煤科院代購1台

注：標配1套分站可以監測8個測點。以上為 2套分站時係統配置，根據監測工作麵個數和測點數增加分站，每套軟件最多帶5台分站，即可以監測40個測點。