监控主机通过网络交换机接入广域网与上一级监控中心连接。
传输干线选择矿用屏蔽四芯阻燃通信电缆，数字传输信号通过分站接到各传感器上，井下系统干线分别由地面中心站经主、副斜井井筒敷设至井下各分站，地面、井筒以及井下巷道中干线电缆选型：MHYVP- 1×4×7/0.43型，支线选用MHYVP-1×4×7/0.37型矿用阻燃通信电缆。
2）系统构成
矿井设计了1套KJ83N型安全生产监测监控系统，以防止井下瓦斯等灾害危害人身安全和设备安全。安全生产监测监控系统由地面安全监控中心站、现场数据采集分站、安全生产参数传感器、执行器以及信息传输介质、网络通讯接口等组成。
系统对矿井生产环境中影响安全生产的参数和设备进行自动检测和闭锁控制，并在调度中心站上显示、记录、报警并自动生成报表和趋势曲线等。系统具有自动、手动断电，可实现本地、异地、区域断电，系统主站可以实现远程遥控。监控主机选用高性能、高稳定的工控机2台，当主机发生故障时，备机热切换控制器自动投入运行。
配置KJ83N-J型传输接口一台，打印机2台，KDW660/21B型不间断电源1台（保证不小于2h在线式不间断电源），中心站配备录音电话。
（4）分站的布置
本次设计五采区分别在布置采煤工作面、综掘工作面、五采区变电所、采区避难硐室等处设置监控分站，并与全矿安全监控系统相连接。
1）采煤工作面传感器的设置
采煤工作面上隅角、采煤工作面回风顺槽距离工作面小于等于10m处以及采煤工作面回风顺槽距离回风大巷口下风侧10~15m分别设置甲烷传感器；
采煤工作面胶带输送机传动滚筒下风侧10~15m处分别设置一氧化碳传感器和烟雾传感器；
五采区回风下山大巷与五采区运输下山大巷第一、二道联络风门处分别设置风门开闭状态传感器；
采煤工作面馈电开关负荷侧和采煤工作面采煤机馈电开关负荷侧分别设置馈电断电传感器。
此外，采煤机设置机载式甲烷断电仪，报警浓度值≥1.0%，断电浓度值≥1.5%，复电浓度值<1.0%。
2）掘进工作面传感器的设置
顺槽掘进工作面距离迎头小于等于5m处以及顺槽综掘工作面回风流距回风巷口10-15m处分别设置甲烷传感器；
顺槽掘进工作面主、备局部通风机一、二级分别设置开停传感器；
顺槽掘进工作面局部通风机末端设置风筒风量传感器；
顺槽掘进工作面带式输送机滚筒下风侧10-15m处设置一氧化碳传感器和烟雾传感器；
顺槽掘进工作面动力总开关负荷侧设置馈电状态传感器；
综掘机设置机载式甲烷断电仪，报警浓度值≥1.0%，断电浓度值≥1.5%，复电浓度值<1.0%。
3）避难硐室和救生舱中安全监控系统的设置
在紧急避险设施出入口两侧过渡室（舱）内分别设氧气传感器、一氧化碳传感器各1个；生存室（舱）内设甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、氧气传感器、湿度便携仪各1个；出入口两侧紧急避险设施外设甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器各1个。
2.计算机管理系统
（1）自动化调度集成平台
综合自动化集控中心是矿井自动化管理的核心单位，是人机控制、信息共享与交流的集中调度场所。通过监控系统、视频系统、大屏幕信息显示系统等，建设一个统一调度管理和统一应急反应的集中控制中心，最大限度地整合各种资源和最大限度地发挥自动化集成效益。
综合自动化调度集成平台的建设是用组态软件为各自动化系统搭建一个统一的软件监控平台，各自动化系统在此平台上通过人机界面可实时监测设备状态，通过数据库存储历史数据，并可对各系统的I/O进行控制。
调度中心监控网络硬件平台包括：以太网交换机、服务器、磁盘阵列、工程师站、网络管理终端、各子系统监控、监测工作站、防火墙及网闸等设备。
以太网交换机互为备份，通过传输网络，构成工业网络的冗余数据汇聚中心。安全监测监控系统直接接入工业核心交换机，工业电视系统以及大屏幕主机通过接入交换机接入工业核心交换机，使各系统的数据可切换到大屏幕显示。
服务器分别作为数据采集冗余服务器、数据库归档冗余服务器、WEB服务器及网络管理服务器。数据采集服务器为调度台上的各子系统监测、监控主机提供数据服务。磁盘阵列用于监测监控系统和其他工业控制系统的历史数据存储。
工程师站作为负责编制和调试人机界面，其余工作站分别为通风机监控、井下水泵监控、安全监测等子系统的工作站及网络管理终端。工业网络通过防火墙与管理网络连接，既保证了管理网络对工业网络现场数据的读取，同时也起到了工业、管理网络的隔离，保护了工业网络的安全。
（2）各生产环节自动化及监控子系统接入平台
本矿井综合自动化系统监控平台将要监视、控制的矿井生产环节自动化及监控子系统除安全、生产监测监控系统、井下作业人员管理系统外还包括下列系统：
通风机监控系统；
产量监控系统。
以上各生产环节自动化及监控子系统均为独立运行控制系统，各子系统控制装置或子系统上位机通过标准以太网数据接口就近接入工业以太网交换机，通过井下或地面工业以太网，将控制或监视信号传至调度监控中心。
（3）矿井综合自动化子系统概述
1）通风机监控系统
回风立井通风机房设有防爆对旋轴流式主要通风机两台，功率为2×200kW，电压为660V。
通风机房控制室内设置一套通风机监控系统，系统采用PLC控制，完成风机各参数的自动监测及风机自动化控制，监控信息通过设在通风机房控制室的工业以太网交换机传至调度监控中心，可在通风机监控工作站实现通风机的远程监测和监控，达到无人值守。
2）产量监控系统
本矿设置一套KJ219型产量监控系统，在井下转载皮带上安装电子皮带秤计量设备及视频监控用摄像机；并且把皮带秤及视频信号接入矿井工业以太网。
在矿井调度监控中心设置产量监控系统上位机，供产量监控及与上级产量监控系统联网。
（七）通信
1.行政和调度通信的中继方式
矿井通信系统包括行政通信和生产调度通信。矿井设通信交换机室，对矿井地面、井下各用户进行行政、调度统一通信。
行政交换机的对外通信通过光缆直接与当地公用通信网相连，其中继方式采用数字中继。矿井与煤炭运销集团通过对外的行政交换机直接相连，地方移动通信系统已覆盖本井区，移动通信条件良好。
2.行政与调度通信系统及其设备选型
（1）有线通信
行政办公楼、联合建筑等行政用户均按岗位需要计算。经核算，用户需求为行政办公楼约100门，联合建筑约30门，食堂、办公楼、10kV变电站等建筑行政用户合计约30门，矿井初期实装容量总计约160门，考虑交换机容积率及部分预留，行政调度电话交换机初装容量按256用户线设计，后期根据矿井实际需要扩容。
1）矿井生产调度电话交换机
矿井设置一套SOC8000型多媒体数字程控调度通信系统，负责矿井工业场地各个生产、管理单位及井下各单位的调度通信，调度交换机初装容量为256门，配线架及装机容量均按256门设置。要求所选机型必须具有“MA标志准用证”的产品。
在井下采掘工作面、变电所及水泵房、胶带输送机机头、井底车场、转载点、机电硐室、水平最高点及避难硐室（救生舱）等处均安装矿用本安型调度电话机。井下所有固定调度电话与地面调度监控中心之间均具有直通功能。
矿井地面10kV变电站、副斜井井口房、主斜井井口房、通风机房、及空压机房等重要场所均设有与矿井调度监控中心通话的直通电话。
在井下各避难硐室（救生舱）进出口两侧过渡室及生存室分别设置一部直通矿井地面调度室的电话。
2）直通电话设置
井下采掘工作面及与其有直接联系的环节之间设有直通电话，井下直通电话机全部采用矿用本安型，且必须具有MA标志准用证。直通电话电缆利用采区内井下通信网电缆。
3）矿井生产调度电话交换机中继方式
为保证调度通信传输质量，适应语音、数据、图像等综合调度业务的传输需求，便于组网管理，本矿生产调度交换机与上级调度之间按1×2Mb/s数字中继设置，至本矿行政交换机采用1×2Mb/s数字中继。
（2）无线通信
1）井下移动通信
根据安监总局有关煤矿井下六大避险系统建设要求，保障井下灾变情况下通信联络畅通，在有线调度通信的基础上，在本矿井下设置一套KT105型煤矿专用无线通信系统，作为矿井有线调度交换机用户的补充，可以满足井下检修人员和井下重要生产岗位人员移动通信的需求，并提供紧急情况下报警及抢险救灾的应急通信手段。
井下移动通信系统利用综合自动化系统工业以太网传输平台进行传输，在井下设置本安无线通信基站。
在井下各避难硐室（救生舱）外分别设置一井下无线基站，将基站天线穿管保护后伸入避难硐室（救生舱）生存室内，实现避难硐室（救生舱）内部无线应急通信功能。
井下移动通信系统与矿井行政调度交换机联网。
2）地面应急通信
利用公用移动通信网实现矿井对外调度、管理、电力、消防、救护、运销等移动通信。
（3）井下扩音广播系统
根据安监总局有关煤矿井下六大避险系统建设要求，保障井下灾变情况下通信联络畅通，在本矿井下设置一套KTK113型煤矿通信广播系统，在日常的生产指挥作业中，可以实现音乐广播，下达通知、指令，以及在嘈杂的环境中找人。在突发险情发生的第一时间，井上调度人员能够利用该指挥系统及时地与井下双向对讲，了解井下状况，并通过广播有序地指挥井下人员进行疏散，最大限度地减少人员伤亡和财产损失。
煤矿扩音通信广播系统作为数字化广播系统符合MT/T 772-199《煤矿监控系统主要性能测试方法》和Q/TBDJ005-2010企业标准的要求，并且具有煤矿安全标志MA准用证。
煤矿扩音通信广播系统由地面中心站、传输网络及井下扩音广播等系统组成，地面中心站设在矿井调度监控中心。中心站配置的设备主要有工控主机、网络终端、网络交换机、电源防雷模块等组成。
井下设备主要包括矿用本安型扩音广播用分站及配套直流稳压电源、矿用本质安全型扩音广播、本安型网关设备等。
3.传输网络
（1）工业场地内传输网络
矿井工业场地内的行政、调度通信、综合自动化系统、计算机管理系统、工业电视、有线电视、消防报警控制等弱电线网主干线路均与动力电缆合用电缆沟，分侧敷设。局部分支线路采用穿硬质塑料排管敷设方式。
（2）下井线路
下井通信电缆、安全监测光缆及自动化光缆，分别沿主斜井及副斜井敷设至井底。
（3）井下通信电缆
井下通信电缆采用2条MHYV32-50×2矿用通信电缆，分别沿主斜井、副斜井井筒敷设1条通信电缆至井底后汇接。地面电缆在井口房交接箱内经熔断器和防雷电装置与下井通信电缆连接，井下电缆均采用矿用阻燃通信电缆。
（4）防护措施
采用架空方式敷设的光缆线路，架空光缆电杆与其它建筑物的最小净距及架空光缆跨越其它建筑物的最小垂直距离和光缆与其它电力线路交叉跨越平行时的间隔距离要求均按《电信网光纤数字传输系统工程施工及验收技术规定》标准执行。采用电缆沟及管道敷设的弱电线网与其它电缆及管线净间距应满足《工业企业通信设计规范》规定要求。
1.4.8 地面辅助生产系统及地面设施
主井生产系统、副井生产系统、辅助设施及地面设施均利用矿井已有。
1.4.9 技术经济
矿井采煤机械化改造建设总造价为7209.59万元，其中井巷工程3471.11万元，机电设备购置2420.12万元，安装工程397.87万元，其他基本建设费用448.83万元，基本预备费471.66万元。
2．矿井开拓与开采
2.1 煤层埋藏及开采条件
2.1.1 地质构造及特征
（一）地层
本井田大部分被第四系黄土覆盖。出露的地层为二叠系上石盒子组和下石盒子组，依据钻探资料由老至新分述如下：
（1）奥陶系中统峰峰组（O2f）
井田内钻孔揭露最大厚度16.7m。主要为深灰、黑灰色厚状石灰岩、泥质灰岩组成，顶部含星散状黄铁矿及其结核。
（2）石炭系中统本溪组（C2b）
本组厚度4.0～37.52m，平均厚12～53m，厚度变化大。为灰色泥岩、砂质泥岩及浅灰色粘土质泥岩，局部鲕粒发育，底部一般具一层铁质粉砂岩或铁质泥岩，与下伏地层呈假整合接触。
（3）石炭系上统太原组（C3t）
为井田内要主要含煤地层之一，厚75.92～107.42m，平均92.05m。为一套海陆交互相沉积。主要由深灰～灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。其中含煤5～11层，以下部煤层发育较好，发育有石灰岩、泥灰岩6～8层，以下部灰岩稳定且厚度较大，底部以K1砂岩与下伏地层呈整合接触。该组地层层理类型复杂，动植物化石丰富。
（4）二叠系下统山西组（P1s）
为井田内主要含煤地层之一，厚度为39.65～54.37m，平均47.89m。由灰色粉砂岩、浅黄色中细砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，一般含煤1～2层，本组以浅色、含砂成份高，交错层理发育，生物扰动构造多，植物化石丰富为其特点，底部以K7砂岩与下伏地层呈整合接触。
（5）二叠系下统下石盒子组（P1x）
本组厚57.72～93.71m，平均71.17m。主要由黄绿色、浅灰色砂岩，灰绿色、浅灰色粉砂岩、砂质泥岩、沁岩组成。本组以其顶部浅灰色、夹红褐色斑，含大量菱铁矿球粒及黄铁矿团块的泥岩，俗称“桃花泥岩”为特征，作为识别上部K10砂岩的标志。本组底部以K8砂岩与下伏地层呈整合接触。
（6）二叠系上统上石盒子组（P2s）
本井田钻孔揭露最大厚度为146.00m，仅存有下部地层，岩性主要为砂岩夹杂色泥岩，为灰绿色、黄褐色砂岩、局部夹紫色泥岩与灰绿色、灰白色砂岩层，局部泥岩中含菱铁质结核，中上部夹铁质砂岩及锰铁质结核。
（7）第四系中上更新统（Q2+3）
厚度为0～50.20m，与下伏地层呈不整合接触。为浅红色砂质粘土，上部为黄灰色、含钙质结核；下部夹砂砾层，区内广泛分布。
（二）构造
井田内以宽缓的褶曲为主要构造形迹，褶曲轴向近南北向，未见断裂和陷落柱，无岩浆活动。地层走向北东向或北西向，构造属简单类。
褶曲：井田内只有一条大的背斜，《上黄崖井田精查报告地形地质图》为马家庄背斜，现为张沟背斜，位于井田东部，背斜轴走向近南北向，井田内延伸2500m，产状平缓，两翼倾角4°～6°，轴部出露地层为二叠系下统下石盒子组，由地表及钻孔控制。
断层：井田断层不发育。永安煤矿自建矿以来未发现有小断层。
总之，井田地质构造简单，为宽缓的褶曲构造，地层较平缓，地层总体走向为北东向或北西向，倾角4°～6°，井田构造类型属Ⅰ类。井田构造对煤层开采无影响。
2.1.2 煤层及煤质
（一）可采煤层
1、含煤性
井田内煤系地层为二叠系下统山西组（P1s）和石炭系上统太原组（C3t）。煤系地层平均总厚139.94m，山西组和太原组为本区主要含煤地层，山西组含煤l～2层，平均总厚6.43米，平均含煤系数13.4%；平均可采总厚6.43米，平均可采含煤系数18.2%。太原组共含煤9层（5、6、7、8、9、14、15、16、17号），平均煤层总厚7.21米，平均含煤系数7.3%；平均可采总厚2.75米，平均可采含煤系数2.5%。
山西组（P1s）平均厚47.89m。含煤l～2层，其中3#煤层为稳定可采煤层，总厚6.24米。
太原组（C3t）平均厚92.05m。含煤9层，编号依次自上而下为5#、6#、7#、8#、9#、14#、15#、16#、17#，煤层总厚7.21m，其中可采和局部可采煤层1层（15#）。
2、可采煤层情况：
井田内可采煤层为山西组的3号煤层和太原组的15号煤层，现分述如下：（9号煤层本井田不可采，故不予详述）
3号煤层：
位于山西组的下部，上距K8砂岩27.65～41.10m，平均33.42m，煤层厚度6.32～6.66m，平均6.43m，厚度大且稳定。含泥岩或炭质泥岩夹矸0～3层，一般1～2层，夹矸单层厚度0.05～0.3m，结构简单～复杂。下距15号煤层75.94～86.74m，平均81.22m。
3号煤层厚度大且稳定，结构简单，为全区稳定可采煤层。
15号煤层位于太原组下段顶部，上距K2灰岩0～1.0m，平均0.41m，煤层厚度1.65～2.90m，平均2.13m，厚度带分布于井田西北部。15号煤层为全区稳定可采煤层。
本矿9号煤层极不稳定，无开采价值。
表2-1-1 可采煤层特征表
煤
层 厚度（m） 间距（m） 煤层结构 稳定
性 可采
性 顶底板岩性
最小～最大
平均 最小～最大
平均 顶板 底板
3 6.23～6.66
6.43 75.94～86.74
81.22 复杂 稳定 全井田
可采 泥岩
粉砂岩 泥岩
粉砂岩
15 1.65～2.9
2.13 复杂 稳定 全井田
可采 石灰岩泥岩 泥岩
粉砂岩
（二）煤质
1、物理性质
3号煤层：黑色、灰黑色，以亮煤为主。似金属光泽，条带状与均一状结构，阶梯状及贝壳状断口，条痕为黑褐色，硬度较大，俗称“香煤”。
15号煤：黑色、灰黑色，半亮煤。似金属光泽，条带状与均一状结构，贝壳状断口，条痕为灰黑色。局部夹黄铁矿结核及条带，俗称“臭煤”。
2、煤的化学性质：
据本矿3号煤层采样化验，其主要煤质指标为：
水分[Mad]：原煤2.35%；
灰分[Ad]：原煤14.17%；
挥发分[Vdaf]：原煤6.73%；
固定炭（Fcad）81.5%
全硫（St· d）0.31%
发热量（Qnet· d）30.92MJ/Kg
3、煤类及工业用途评价
根据中国煤炭分类国家标准（GB5751—86），本区主要可采煤层煤质情况：
3号煤层为低灰分～低中灰、特低硫、低磷分、高强度、特高热值无烟煤2号、热稳定性好，精煤回收率为良等。
15号煤层未开采，煤质以低灰分～中灰分、中高硫～高硫分、低磷分、高强度、特高热值无烟煤2号、热稳定性好，精煤回收率良等。由于本煤层硫以有机硫为主且难于选除，仅可作为动力用煤考虑。
