井下火灾束管监测系统初步安装方案

甘肃金昌红沙岗一矿JSG-8井下火灾束管监测系统初步安装方案

1概述

JSG-8井下束管火灾监测分站采用嵌入式单片机，在井下实现大规模数据运算和分析，井下分站可将数据信号传送到地面分析和处理。该系统可最多挂接5套井下分站，可作为独立系统运行。JSG-8井下束管火灾监测系统可对井下任意地点的O2、CH4和CO等气体浓度实现24小时连续监测和分析，对预测监测地点自然发火危险性和可燃混合气体爆炸危险性分析，为煤矿自然发火和矿井事故防治工作提供科学依据。

2 主要配置

JSG-8 井下火灾束管监测系统是井下监测型煤矿自然发火束管监测系统，标准配置束管系统由1套井下分站和1套地面中心站组成。

井下分站：

2.1 束管气体采样柜1套(注:由于各部件安标管理时限不明,型号有可能变更,以发货时标准为准)，内含：

⑴GTH500(B) 一氧化碳传感器 1台;

⑵高低浓度甲烷传感器 1台;

⑶GYH25型矿用氧气传感器 1台;

⑷DFB-20矿用防爆电磁阀 8个;

⑸BHD2-25/380-4T矿用隔爆型接线盒 3个;

⑹气水分离器、除尘器、流量计、真空表及附属气室和管路等。

2.2 抽气装置：2BE1 101水环真空泵1台;

2.3 井下电源控制箱1套：KXSG8C井下束管监测系统控制箱;

2.4 矿用束管：矿用聚乙烯束管φ8×1，阻燃抗静电，标准配置为5000m;

2.5 束管接头及除尘除湿器等管路附件1套;

2.6 通讯电缆：按井下安装地点到地面机房距离乘以系数1.2配置，标准配置5000m;

地面中心站：

2.6通讯接口：KJ408B-J地面数据接口1台;

2.7监控软件： JSG-8矿井火灾监测系统主控软件和只读终端软件各1套;

2.8监控主机： 地面工业控制微机1台;

2.9 打印机和不间断电源等。

3 工作原理

3.1主要技术参数

额定容量 110VA

输入电压 660V AC

本安电源输出： 18V/200mA DC 2路

9V/250mA DC 1路

本安信号输入： (频率模拟量)

200Hz～1000Hz 对应CH4浓度0%～4%

1200Hz～2000Hz 对应CH4浓度4%～40%

200Hz～1000Hz 对应CO浓度(0～500)×10-6

200Hz～1000Hz 对应O2浓度0%～25%

非本安电源输出：

控制电源 36V/500mA AC 1路(循环供采样分析柜8个防爆电磁阀)

断电信号 36V/1A AC触点开关量 2路(远程控制水环真空泵电源通断)

井下信号传输 RS485方式

地面数据传输 RS232方式

隔爆形式 Exd[ib]I

显示方式 8位数码管组合显示

3.2工作原理

JSG-8井下束管火灾监测系统井下采样分析柜中安设8路通往井下取样点的单芯束管。各取气管路的选通由井下分站控制箱中控制主板嵌入式单片机程序控制，其选通时间可根据管路连接状况和管路长度设定。设定既可在井下人工采用红外遥控器完成，也可在地面通过监控中心软件进行远程初始化设置。真空泵通过被选通取气管路抽取井下监测地点气样，送入采样分析柜中，由传感器对气室中气样成分进行分析。传感器信号由安装在KXSG8C控制箱本安腔内的控制主板接收，实时显示、处理，对火灾危险性进行预测预报。气样经井下采样分析柜余气出口和连接管路连接到井下分站安装地点附近的回风流中，在井下分站判断出现自然发火危险性时，可对余气出口气样进行人工采样，使用地面实验检测设备分析。如配置地面微机或联网监测系统，可通过通讯电缆，将数据传输到地面中心站微机，由计算机软件完成数据分析处理、报表打印和火灾预测预报。使用时将井下分站安装采区石门或采区上山附近的硐室中，实现对工作面及采空区有关火灾参量进行监测。JSG-8井下火灾束管监测系统多分站工作原理如图3-1所示。

图3-1 JSG-8井下火灾束管监测系统多分站工作原理图

4红沙岗一矿束管系统方案设计

4.1红沙岗一矿束管系统初期配置

根据红沙岗一矿的回采工作面测点布置方案，共设置两个井下分站如图4-1所示。初期布置9个测点，其余测点备用。井下安装地点一般选在中央变电所(或采区变电所)附近，通过分析该矿的通风系统图，两个井下1#和2#分站均预设在采区第二变电所附近硐室或石门内，从地面机房到井下分站安装地点布置通讯屏蔽电缆，从分站安装地点至测点均布置单芯矿用双抗束管，经估算初期两个分站共需布置12900米束管管路，随着回采面不断推进和日常维护消耗束管，建议初期购置20000米束管。具体数据估算见表4-1。

图4-1 红沙岗一矿JSG-8井下火灾束管监测系统井下分站监测示意图

表4-1红沙岗一矿束管系统初期配置

序号名称规格布置地点数量(米)备注

1通讯屏蔽电缆MHYVRP1*4地面机房到井下两台分站通讯电缆并联点3300电缆长度为估算

从通讯电缆并联点到1号分站50

从通讯电缆并联点到2号分站50

2矿用双抗束管Ф8*1从井下1号分站安装地点到工作面测点11200回采工作面束管随着工作推进埋入采空区无法回收

从井下1号分站安装地点到工作面测点21200

从井下1号分站安装地点到工作面测点31200

从井下1号分站安装地点到工作面测点41300

从井下1号分站安装地点到工作面测点51300回采工作面束管随着工作推进埋入采空区无法回收

从井下1号分站安装地点到工作面测点61300

从井下2号分站安装地点到工作面测点11800

从井下2号分站安装地点到工作面测点21800

从井下2号分站安装地点到工作面测点31800

注：表中数据均为估算，以现场实际距离为准。

4.1红沙岗一矿束管系统测点布置设计

根据红沙岗一矿的实际情况确定工作面束管测点布置。井下安装地点一般设置在中央变电所(或采区变电所)附近，通过分析该矿的通风系统图，两个井下1#和2#分站均预设在采区第二变电所附近硐室或石门内，具体要求按5.2执行。

工作面设置3个测点。进、回风侧采空区分别设置①、②测点进行采空区内气体组分的监测，上隅角设置测点③进行上隅角气体组分日常监测。在进、回风巷沿底板分别向采空区埋设一趟取气管路。束管取气测点一进入采空区，即开始进行束管连续取样分析，如图4-2。

埋入采空区的束管取样头处应注意与套管密封连接，附近应用大块矸石或木跺防护，以防止浮煤、水、泥浆堵管和抽取到套管内气体。取样头段的套管为DN38钢管，前端封口并在前端0.5m长范围周边钻6～9个直径为5mm透气小孔。

图4-2 回采工作面束管测点布置示意图

安装内容

5.1地面中心站的安装

⑴监控主机的安装

监控主机应该安装在矿监控中心，专人监护，主机安装XP系统，专机专用。由重庆院技术人员指导安装JSG-8井下火灾束管系统软件。

⑵数据通讯接口

独立成系统时，将通讯电缆从井下安装“KXSG8C井下束管监测系统控制箱”处铺设至地面数据接口，在监控主机单独安装JSG-8井下火灾束管系统软件。

5.2井下部分的安装

井下分站安装示意如图5-1所示，具体安装过程如下：

⒈安装地点的选择

⑴首先要符合使用说明书中关于工作环境的要求

温度：0℃~40℃;

相对湿度：井下：≤95%;井上室内：≤90%

周围无腐蚀性气体;

无显著震动、冲击的场所;

大气压力：80 kPa ～106kPa。

⑵如果系统处于回风流中，必须按照《煤矿安全规程》的要求采取相应的安全措施。

⑶选取离各监测点距离最佳的地点，便于看护和值守。有条件的情况下设立栅栏，独立管理维护。

⑷井下安装地点水泥底座施工：

根据上述要求由矿方选择井下安装地点，并按井下分站尺寸设计施工水泥底座，安装设计原则如下：

采样分析柜放在中间，电控箱和水环真空泵按现场情况放置于采样分析柜两边。

采样分析柜与巷道壁应保持500mm距离，设置铁架，挂放放水除湿设备。

平台后面应有排水沟，保证水环真空泵排水顺畅。

⒉每套井下分站所需电源、水源及材料

⑴两路660v电源

一路供电控箱使用，两相660v，容量大于200VA;

一路供水环真空泵使用，三相660v，功率大于10kw。

⑵三个防爆开关

电控箱和水环真空泵各一个，还有一个做总控制开关使用。

⑶4分钢管若干，4分球阀5个，单向逆止阀2个，视具体安装位置供水环真空泵，气水分离器和采样分析柜连接使用。

⑷稳定干净的水源，可设置一个水箱，容积在0.3m3以上。

⒊井下部分电路连接

当场地与材料准备就绪后，就可以进行井下连接安装了。由中煤科工集团重庆研究院技术人员指导安装。

⒋井下巷道束管的安装

全部采用单芯束管安装，束管安装要牢固、整齐、保证无折痕、无断裂、无损伤;过风门或穿巷道壁时应套钢管保护;如需弯曲，最小半径应大于6倍束管的直径。

图5-1 JSG-8井下火灾束管监测系统井下分站安装示意图

6具体安装过程

本次安装初步安排按以下步骤进行，材料与人员组织由矿方负责，重庆煤科院技术人员现场指导，根据具体情况可做调整。

⑴ 地面验货，安装地面中心站。由矿方派人组装电脑，安装操作系统，重庆院技术人员指导安装软件。验货完成后，由矿方组织人员将要安装在井下部分的设备运至井下安装地点，并铺设好安装地点到监控主机的通讯电缆。

⑵ 到井下安装地点，由重庆院技术人员指导设计施工水泥平台，并根据水环真空泵的连接方式，确定要加工的管路与配件。由矿方当天施工水泥平台，并准备所需材料。

⑶ 由矿方组织人员将采样分析柜、电源控制箱、水环真空泵和气水分离器按要求放置在水泥平台上，并接好水环真空泵管路。将所需电源、水源与开关准备到位。

⑷ 到井下安装地点，由重庆院技术人员指导安装电源控制箱与采样分析柜的连接，并初次通电调试。升井后，在地面调试井下信号传输。

⑸ 复检。

⑹ 其它，由于束管单管的铺设不影响整个系统的调试安装，可以并行作业，铺设至所需监测地点，做好标记即可。

7 使用中的注意事项

⑴ 设备在井下使用时，应按《煤矿安全规程》进行，要看清铭牌和标志，实际使用的电源电压等级必须与说明书要求的电压等级相符。

⑵ 用户若使用自有的分析传感器，则其信号制式必须与本系统所要求的信号制式相同。

⑶ 注意电缆出线口密封圈的压紧和电控箱的各端盖的螺丝紧固。

⑷ 系统中的采样分析柜、电控箱、真空泵等主要设备应安放平稳，避开易冒顶、片帮和淋水的场所。

⑸ 敷设电缆时，应整齐地将其安放在电缆钩架上。

⑹ 敷设束管时，应整齐地将其安放在专门钩架上，并尽量做到与电缆不在一侧的巷帮上。如因巷道实际情况而使塑料管与电缆必须在同一侧的帮上，则二者间应保持不小于300mm的间距。

⑺ 电控箱的各个输出(包括电源输出、控制信号输出)均已调好，非专业人员不能擅自更改。

⑻ 系统在使用中，若发生动力电缆和传感器电缆、电磁阀电缆、数据传输电缆等短路时，或发生电缆断路时，应及时切断电源，严格按《煤矿安全规程》的要求进行处理。

附： JSG-8型井下火灾束管监测系统配置明细(仅做参考以发货为准)

序号名称型号规格生产厂家数量备注

18路气体采样分析柜JSG-8重庆煤科院2套标配为1套

2水环式真空泵2BE1 101重庆煤科院2台标配为1套

3井下采样控制箱KXSG8C重庆煤科院2台标配为1套

4除湿器、放水器、除尘器、铜接头等附件重庆煤科院2套标配为1套

5地面数据接口KJJ-2400重庆煤科院1台

6系统主软件、只读终端程序JSG-8重庆煤科院1套

选配部分

1矿用双抗束管Ф8*1重庆煤科院20000米

2通讯屏蔽电缆MHYV1*4重庆煤科院代购3400米

3计算机研华P4，17寸液显重庆煤科院代购1台

4不间断电源山特1000VA重庆煤科院代购1台

5打印机HP,A4激光重庆煤科院代购1台

注：标配1套分站可以监测8个测点。以上为 2套分站时系统配置，根据监测工作面个数和测点数增加分站，每套软件最多带5台分站，即可以监测40个测点。