【正文】 帶大陸性氣候，冬季嚴寒，夏季溫熱，℃，℃；—6923mm，—，年平均相對濕度為61—71%；冬季多西北風；凍結期為每年11月到次年4月，—。，安設16噸箕斗2個，往復提升。副井井深595米，用于提矸和升降人員、設備、材料及入風。礦區(qū)內以農業(yè)為主要經濟形式，工業(yè)基礎薄弱，主要農作物有小麥，大豆，玉米等。本井田以南為已有70多年歷史的雙鴨山礦區(qū)。：（一）地層東榮三礦位于集賢煤田的東南部，為一全隱蔽區(qū)。其中侏羅系上統(tǒng)最大地層厚度大雨2400M。井田內主體部分，走向近南北，傾角一般15度—25度，局部地段受基底斷裂影響形成急傾斜帶。其中可采煤層10層，16號和30號煤層為主采煤層。—,—?？梢宰鳛閯恿蜔捊古涿骸Ｒ虼?，按二類二型布置勘探工程，同時運用鉆探、地震、測井相結合的綜合勘探方法。隨著采煤機械化程度的提高和傳感器技術、電子技術、計算機技術和信息傳輸技術的發(fā)展，礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)已由早期的單一參數的監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展為多參數單方面監(jiān)控系統(tǒng)。（1）環(huán)境安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、風速、負壓、濕度、風門狀態(tài)、風窗狀態(tài)、風筒狀態(tài)、局部通風機開停、主通風機開停等，并實現甲烷濃度超限聲光報警、斷電和風電閉鎖控制等。（3）帶式輸送監(jiān)測監(jiān)控主要用來監(jiān)測皮帶速度、軸溫、煙霧、堆煤、橫向撕裂、縱向撕裂、跑偏、打滑、電動機運行狀態(tài)、煤倉煤位等，井實現順煤流啟動、逆煤流停止、閉鎖控制和安全保護。（4）提升運輸監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來檢測罐籠位置、速度、安全門狀態(tài)、搖臺狀態(tài)、阻車器狀態(tài)等，并實現推車、補車、提升閉鎖控制等。（6）排水監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來檢測水倉水位、水泵工作電壓、電流、功率，閥門狀態(tài)，流量、壓力等，并實現閥門開關、水泵開?？刂?，地面遠程控制等。（8）瓦斯抽放監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、壓力、流量、溫度、抽放泵狀態(tài)等，并實現甲烷超限聲光報警、抽放泵和閥門控制等。（10）礦山壓力監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測地音，頂板位移、位移速度、位移加速度，紅外發(fā)射、電磁發(fā)射等，并實現礦山壓力預報。（12）大型機電設備健康狀況監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測機械振動、溫升、油質污染等，并實現故障診斷。按采用的網絡結構可分星形、環(huán)形、樹形、總線型和復合型等系統(tǒng)。 （1）傳感器將被測物理量轉換為電信號，經3芯或4芯礦用電纜(其中，1芯用作地線、t芯用作信號線、1芯用作分站向傳感器供電)與分站相連，并具有顯示和聲光報警功能(有些傳感器沒有顯示或聲光報警)。（3）監(jiān)控分站接收來自傳感器的信號，并按預先約定的復用方式(時分制或頻分制等)遠距離傳送給主站(或傳輸接日)，同時接收來自主站的(或傳輸接口)多路復用信號(時分制或頻分制):監(jiān)控分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等簡單的數據處理能力，對傳感器輸入的信號和主站(或傳輸接口)傳輸來的信號進行處理，控制執(zhí)行機構工作。因此，一般采用星形網絡結構(1個傳感器或1個執(zhí)行機構使用1根電纜與分站相連)單向模擬傳輸。采用樹形網絡結構、環(huán)形網絡結構或樹形與星形混合網絡結構，串行數字傳輸(基帶傳輸或頻帶傳輸，異步傳輸或同步傳輸)。(5)主站(或傳輸接口)接收監(jiān)控分站遠距離發(fā)送的信號，并送主機處理。主站(或傳輸接口)主要完成地面非本質安全型電器設備與井下本質安全型電氣設備的隔離、控制監(jiān)控分站的發(fā)送與接收、多路復用信號的調制與解調、系統(tǒng)自檢等功能。主機主要用來接收監(jiān)測信號、校正、報警判別、數據統(tǒng)計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、輸出控制、控制打印輸出、與管理網絡聯(lián)接等。(8)管理工作站或遠程終端一般設置在礦長及總工辦公室，以便隨時了解礦井安全及生產狀況。(10)路由器企業(yè)網到互聯(lián)網接入設備。（2）監(jiān)控分站至主站間采用樹形、環(huán)形或樹形與星形混合網絡結構，多路復用(時分復用、頻分復用或碼分復用)、單工或雙工(個別系統(tǒng)采用單工)、串行數字傳輸或頻帶傳輸、異步傳輸或同步傳輸。①監(jiān)測礦井狀態(tài) 對整個礦井系統(tǒng)中的各種狀態(tài)參數進行檢測。煤倉煤位水倉水位、各種機電設備開停等生產參數。帶速、軸承溫度等設備的上作狀態(tài)。為防}卜系統(tǒng)主機和電纜發(fā)生故障時，無法實現環(huán)境參數超限報警、斷電等操作，斷電等控制功能由現場設備完成。③手動遙控斷電、通電功能 當瓦斯超限或者其它重要的環(huán)境指標超標時，控制中心的值班人員可通過系統(tǒng)切斷有關Ix:域的電源，待瓦斯?jié)舛然蛘咂渌匾h(huán)境指標恢復正常后，控制中心的值班人員可通過系統(tǒng)遙控使有關Ix:域重新通電。當系統(tǒng)中的主計算機出現故障不能正常上作時，接口板會檢測出來，同時啟動備份計算機，使其進入正常上作狀態(tài)。 實時數據主要為各監(jiān)測對象的值或狀態(tài)，包括:a甲烷、風速等重要參數的實時監(jiān)測值，以及這些參數值的統(tǒng)計值；b報警及解除報警時間及狀態(tài)；c斷電、復電時間及狀態(tài)；d設備開、停時間及狀態(tài)；e設備故障、恢復正常上作時間及狀態(tài)等。⑥列表顯示功能 對于系統(tǒng)中各個指標的模擬量，以及各個控制的開關量，在主計算機的軟件中，都可以用列表等顯示出來。同時這些采集到的值，也會保存起來，后而可以根據用戶的要求生成某個時段上的歷史曲線。每個局部的放大圖有該功能Ix:域上的名稱、上作狀態(tài)和模擬的運作情況。⑧統(tǒng)計分析 系統(tǒng)對于各種保存的數據，可以按特定的要求進行查詢統(tǒng)計分析。⑨短信報警、檢測功能當系統(tǒng)檢測到有報警情況時，可以跟據用戶的設置，把的警情發(fā)送到相關的負責人的手機上。3監(jiān)控系統(tǒng)的網絡結構 根據網絡的拓撲理論，綜合煤礦各類監(jiān)控系統(tǒng)的網絡結構特點，監(jiān)控系統(tǒng)的結構可歸納為如下3類:3. 1星型網絡結構 這種網絡結構是監(jiān)控系統(tǒng)的各組成部分均以星型方式連接，它以地面主站為中心，通過信道與分站構成星形，井下分站連接各測點傳感器。缺點是所有的原始數據都必須傳輸到地面主站進行處理，造成負擔太重，同時主站出現故障，將影響系統(tǒng)的正常使用。3. 2樹型網絡結構這種網絡結構是星型結構的變形，屬分級管理網絡，分級的級數根據實際情況而定，每一級又構成星型網絡。 (2)提高了整個系統(tǒng)工作的可靠性。了系統(tǒng)之問亦能隔離，均不影響。對分散的信息，可在相對集中的地點設分站，這些分站能與了系統(tǒng)或主站通訊。了系統(tǒng)將原始信息處理后，只將關鍵信息發(fā)送到主站就可以了。而設置一級了系統(tǒng)可以對它管轄的設備直接發(fā)布控制指令，及時控制設備的工作狀況。 這種結構的典型監(jiān)控系統(tǒng)有:常州自動化研究所研制的ICJ2 ，ICJl0系統(tǒng)等，英國的MINOS系統(tǒng)，美國的DA N 6400系統(tǒng)等均屬此類。典型的網絡結構是NOVELL總線和星型網絡組成的復合網，其邏輯結構如圖3。所有的傳感器都可以就地掛接方式與干線連接，解決了傳感器傳輸電纜長度問題。 (2)增加了系統(tǒng)的實時性。( 3)配置靈活，功能齊全，網絡規(guī)?？纱罂尚　：笳哂糜趶碗s控制，例如:設備鎖控制，順序控制等，兩者都可不受地面主機故障的影響，這樣，我們就可以根據需要來選用智能傳感器或控制智能監(jiān)控分站。這種網絡結構的典型監(jiān)控系統(tǒng)有:天津福深康斯培克公司生產的森透里昂190型，森透里昂400型及600型等系列產品。（2）提升井筒(豎井)的電纜線在放到位后，必須將該電纜固定到井筒壁(或相關的設施)上，以防長時間垂掛將電纜線拉斷。（1）電腦網絡線路布置依照普通聯(lián)機的布線方法；（2）信號傳輸電纜與動力電纜分道走線；即使無法分離，最近間距需大于或等于1m；（3）信號傳輸電纜盡量選用四芯，以便將其余兩根線作為屏蔽層使用，所有電纜的屏蔽層盡量擰接在一起；（4）傳輸設施一定要采用動力線纜和動力電器設備；（5）高壓及所有非本安設備的接線盒一定要做到線頭與外界隔離，且所有含電路的設備應盡量安放在遠離滴水、通風良好、空氣濕度低、溫度適宜的環(huán)境中。三、系統(tǒng)接地裝置施工方法在距離建筑物基部不小于3m的地方挖掘方圓2m2m2m的土坑，底部勻撒5kg～10kg非加碘食鹽(工業(yè)用鹽也可)，將一層銅質絲網平鋪于食鹽之上(銅網上預先連接好接地線)，然后取土掩埋30cm～40cm，用水澆透后再撒5kg～10kg食鹽，加30cm～40cm土后澆水，最上方留50cm～100cm的土壤，將系統(tǒng)地線與地線坑引線相連接即可(假如該建筑物留有剩余的地線裝置，可將系統(tǒng)地線單獨連接到該裝置)。因此傳感器的布置的總體要求是：（1）甲烷傳感器安置在粉塵較少的環(huán)境，且距離煤壁不小于300mm，距頂板不得大于300mm,距巷道測壁不得小于200mm。（3）溫度傳感器在巷道中可隨意放置或溫度偏高的煤壁附近。2傳感器在工作面的布置 1)采謀工作面甲烷傳感器的設置為及時監(jiān)控采煤工作面的甲烷濃度變化情況，低瓦斯、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都必須在工作面和回風巷設置甲烷傳感器：高瓦斯和煤(巖)與瓦斯突出礦井的采煤工作面仁隅角必須設置甲烷傳感器。因此，工作面甲烷傳感器和回風巷甲烷傳感器的斷電范圍為工作面和回風巷：當煤(巖)與瓦斯突出時，瓦斯在突出的壓力下會逆風涌人進風巷，如果煤(巖)與瓦斯突出礦井采煤上作面甲烷傳感器不能控制其進風巷內全部非本質安全設備，則必須在進風巷設置甲烷傳感器。采煤機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。對Z型、Y型、H型、W型和雙Z型通風方式的采煤土作面，甲烷傳感器的設置參照上述規(guī)定執(zhí)行，如圖15～圖19所示(3)采用兩條巷道回風的采煤工作面甲烷傳感器設置如圖110所示，甲烷傳感器T0, T1, T2, T3和T4的設置方法和U型通風方式一致；在工作面混合回風流處設置甲烷傳感器T5，在第二條回風巷設置甲烷傳感器T6 、T7。4)有專用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷傳感器設置甲烷傳感器T0, T1, T2, T3和T4的設置同圖14一圖19所示，在專用排瓦斯巷設置甲烷傳感器幾，在工作面混合回風流處設置甲烷傳感器幾，如圖111（a),(b)所示。 5）非長壁式采煤工作面甲烷傳感器的設置非長壁式采煤工作面甲烷傳感器的設置可參照上述規(guī)定及圖14～圖111所行。①瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出巖巷的掘進工作面甲烷傳感器的設置如圖112所示，在工作面混合風流處設置甲烷傳感器T1，在工作面回風流中甲烷傳感器T2；采用串聯(lián)通風的掘進工作面，必須在串聯(lián)工作面局部通風機前，沒進工作面進風流甲烷傳感器T3。工作面混合回風流處設置甲烷傳感器T5。4)對掘進機的要求掘進機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。(2)設在回風流中的機電酮室進風測必須設置甲烷傳感器，如圖114所示。(4)高瓦斯礦井進風的主要運輸巷道使用架線電機車時，在瓦斯涌出巷道的下風流中必須設置甲烷傳感器，如圖1I6所示。（6）回風系統(tǒng)巾的臨時工程，在電氣設備的上風測應設置甲烷傳感器。(8)封閉的地面洗選煤廠機房內上方應沒置甲烷傳感器。4其他傳感器的設置裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，第一個采區(qū)、一翼回風巷及總回風巷的測風站應設置風速傳感器。 裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風機的風酮應設置壓力傳感器。在開采易自燃煤層的礦井、裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)時，應設置一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器除用于環(huán)境監(jiān)測外，還可用于自然發(fā)火預測。為保證能正確反映監(jiān)測環(huán)境中一氧化碳的濃度，一氧化碳傳感器應設置在風流穩(wěn)定、一氧化碳等有害氣體與新鮮空氣混合均勻的位置，如圖117所示。溫度傳感器的布置與一氧化碳傳感器布置相同，其溫度傳感器的報警值為30℃ ,溫度傳感器除用于環(huán)境監(jiān)測外還可用于自然發(fā)火預測。為保證能正確反映監(jiān)測環(huán)境的溫度，溫度傳感器應設置在風流穩(wěn)定的位置，如圖118所示。第四章 東榮三礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設計分析礦井現狀及基本問題地形、地貌對礦井的影響本井田總的構造形態(tài)為一個走向近南北的背、向斜相間的褶皺，井田內發(fā)育不同序次和展布方向的四組斷裂。2）斷裂構造：全礦井田范圍內查明的斷層47條，其中30m以下落差的斷層20條，30～50m落差的5條，50～100m落差的8條，100m以上落差的14條。水對礦井的影響煤系巖層的含水特征：由于風化作用和構造因素的影響、裂隙發(fā)育是不均勻的，在垂直方向巖層的富水性極不均質，其特征是含水層（帶）厚度為上厚下薄，含水巖層的富水程度；為上弱下強。根據水文地質對礦井充水因素分析如下：a地形與地表水體：井田內地勢平坦，無地表水體，（河流）只有縱橫交錯的人工排水溝，在低洼處分布有沼澤地，地表處有8～14m隔水層，對礦井充水無影響。第三系底部礫巖含水很小，對礦床影響微弱。c地質構造：本井田斷層以正斷層為主，逆斷層較少，斷層多為壓扭性結構面，張性結構面少，褶皺的特征是向斜東翼緩，西翼陡，背向斜的交接處，張性裂隙發(fā)育，富水性強，主干斷層與分支斷層的交叉處和兩個斷層帶的交接處，導水性好，富水性較強，在本井田表現較為明顯，兩個斷層交叉處，涌水量，涌水量是全井最大的。綜上所述，本井田補給條件差，煤系裂隙含水帶含水微弱，并以靜儲量為主。通過近三年生產過程中涌水量的實際觀測，礦井涌水量為200～240M３／h可采煤層頂底板自然狀態(tài)的抗壓強度本井田據精查報告分析，煤層頂底板巖性變化大，對11230號煤層頂底板做自然狀態(tài)的抗壓強度試驗，頂板為392～1715kg/cm2，底板為425～2200kg/cm2。自然發(fā)火對礦井的影響7個主要可采煤層，21個樣，測值△T值在6～46之間，煤層有可能自燃發(fā)火。故本井田為地溫正常區(qū)。1）地面中心站選擇地面中心站選用最新配置的工控機即可。3）通信選擇（1）通信方式選擇隨著現場總線在國內的應用，其優(yōu)點更加明顯，由于現場總線采用數字通訊方式，可采用多種傳輸介質進行雙向多點通信，根據不同的使用地點可選用多種拓撲結構。而傳統(tǒng)的DCS中，不同廠家的產品是不能互相訪問的，伴隨著計算機業(yè)的發(fā)展，要想更大限度的實現自動化，應首選現場總線。在多個了系統(tǒng)互連，并需互動，互為約束時采用對等通信協(xié)議，而在集中控制，無關聯(lián)了系統(tǒng)時，可考慮采用主從通信協(xié)