礦用防爆電氣設(shè)備的安全性能分析

劉開元

(大同煤礦集團 云岡礦，山西 大同 037003)

煤礦井下可燃氣體與煤塵等爆炸性物質(zhì)的存在使多數(shù)礦用電氣設(shè)備必須具備防爆性能。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，國內(nèi)煤礦的火災(zāi)超過70%是由于電氣設(shè)備的爆炸引起的，因此，防爆電氣設(shè)備的安全性能與煤礦的安全生產(chǎn)密不可分。煤礦防爆電氣設(shè)備是安全管理中的關(guān)鍵問題，因此，防爆電氣設(shè)備也是近些年來煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)監(jiān)察的重點。然而，現(xiàn)階段煤礦電氣設(shè)備的防爆保障要求制約著煤礦安全管理水平的提高。本文以防爆電氣設(shè)備的標準體系、設(shè)計制造、安全使用與維護為基礎(chǔ)，從設(shè)計制造與使用維修的安全保障兩方面，提出加強煤礦防爆電氣設(shè)備安全管理性的措施，為煤礦安全生產(chǎn)提供保障。

1 防爆電氣設(shè)備的相關(guān)標準體系分析

防爆電氣設(shè)備基礎(chǔ)標準GB3836 -2000、相關(guān)產(chǎn)品國家行業(yè)標準以及煤礦安全規(guī)程等規(guī)定是煤礦防爆電氣設(shè)備設(shè)計制造的主要依據(jù)。這些規(guī)定中，GB-3836 標準體系是以EC60079 標準體系為前提，增加了煤炭行業(yè)現(xiàn)階段的一些特殊安全措施，該規(guī)定適用于煤礦防爆電氣設(shè)備。結(jié)合以上分析，現(xiàn)階段防爆電氣設(shè)備在標準體系方面主要包括以下隱患:

1.1 未規(guī)定防爆外殼厚度及使用壽命

現(xiàn)階段我國煤礦防爆電氣設(shè)備的防爆原理是利用隔爆外殼的強度以及對隔爆接合面的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行控制來實現(xiàn)隔爆的目的。要達到安全效果，隔爆外殼需要能承受內(nèi)部的爆炸壓力且外殼不發(fā)生變形與破裂等問題，同時保證外殼具有隔爆性。分析可知，外殼的耐爆炸性與其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、容積等因素有關(guān)，其中外殼的厚度對隔爆外殼的耐爆炸性及使用壽命影響程度最大?，F(xiàn)階段，我國判定電氣設(shè)備的防爆性能是否合格的標準是由檢測機構(gòu)對隔爆電氣設(shè)備進行外殼耐壓程度、內(nèi)部不傳爆等方面檢驗得出的。

因煤礦井下環(huán)境惡劣且空氣潮濕，新的防爆電氣設(shè)備在使用過程中其外殼難免會受到腐蝕。這使得防爆外殼的防爆接合面逐漸銹蝕，降低了設(shè)備的防爆性能。此外，采掘工作面的電氣設(shè)備一般隨工作面推進，移動及重裝頻繁，受操作人員不同能力的影響，使得電氣設(shè)備的防爆性能得不到保證。需要注意的是，即使是新產(chǎn)品在使用過程中，其防爆性能也會逐漸下降，這就要求其在檢驗過程中，合格率必須較高，同時，還必須考慮防爆設(shè)備的使用壽命以及采用合理的評判方法。但目前，我國相關(guān)標準沒有明確的規(guī)定，這就必然會對防爆電氣設(shè)備的安全管理造成隱患。

1.2 大容量煤礦防爆電氣設(shè)備未特別規(guī)定

經(jīng)研究，煤礦井下發(fā)生電氣事故及引起瓦斯爆炸的重要原因是電弧。現(xiàn)代化煤礦井下的電氣設(shè)備隨著采掘技術(shù)的發(fā)展其容量也在不斷增大，為了保證用電量滿足要求，大型的移動變電站、大功率的變頻電子器均應(yīng)用至采掘工作面。但以上電氣設(shè)備長期運行在潮濕、粉塵較多的環(huán)境，使得電纜的絕緣性降低，甚至可能會造成電擊穿。由于長時間使用的電氣會出現(xiàn)保護失效的問題，最終造成該電氣設(shè)備大功率的放電而發(fā)生弧光短路。

這些大功率的電氣設(shè)備在發(fā)生弧光短路過程中，該設(shè)備的隔爆外殼內(nèi)部會產(chǎn)生高壓，從而使外殼破壞。另一方面，當(dāng)電弧能量非常大時，會使隔爆外殼在很短時間內(nèi)達到很高的溫度，甚至?xí)l(fā)生燒穿外殼等重大事故。

當(dāng)前煤礦安全越來越受到重視，且大型防爆電氣設(shè)備在現(xiàn)代化礦井中應(yīng)用逐漸頻繁，通過研究分析，給出了在弧光短路條件下保證電氣設(shè)備安全的條件:防爆結(jié)合面的寬度為25 ～40 mm，間隙＜0.2 mm。但對于電弧短路的防爆電氣設(shè)備需要采取的技術(shù)措施EC60079 標準體系以及我國的防爆標準體系卻未能給出明確規(guī)定。

2 防爆電氣設(shè)備的使用維修分析

1)隨著國內(nèi)煤炭經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國自行設(shè)計制造的多數(shù)電氣設(shè)備已完全符合現(xiàn)代行業(yè)的標準。但由于經(jīng)濟發(fā)展參差不齊，許多中小煤礦技術(shù)落后，且仍在使用已經(jīng)達到淘汰年限的電氣設(shè)備。

2)對于防爆電氣的維修方式也需要不斷規(guī)范。煤礦井下長期使用的防爆電氣設(shè)備，這就需要具備相關(guān)資質(zhì)的機構(gòu)以及專業(yè)人員來進行維修，尤其是大型的關(guān)鍵設(shè)備與本安型關(guān)聯(lián)設(shè)備等必須由生產(chǎn)單位負責(zé)修理。但目前我國對防爆電氣設(shè)備維修還沒有明確的管理體系，維修機構(gòu)的資質(zhì)未能及時開展，同時專業(yè)人員的資格認證還沒有進行。隨著現(xiàn)代機電設(shè)備更新速度的發(fā)展，這些規(guī)定已經(jīng)不能滿足需要。

3)私自修改本安型系統(tǒng)配套組件的問題較為普遍。防爆電氣設(shè)備的防爆原理主要是以限制各種參數(shù)與電路的火花放電能量為基礎(chǔ)，保證電路產(chǎn)生的電火花能量以及表面溫度不會引起危險氣體的爆炸。本安型設(shè)備基本有兩種模式:一是獨立供電的本安型設(shè)備，二是電網(wǎng)的供電。隨著我國現(xiàn)代化煤礦逐漸向自動化與智能化不斷發(fā)展，綜合保護、井下控制以及監(jiān)測監(jiān)控等本安型系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，使得煤礦的安全水平不斷提高。本安型系統(tǒng)的防爆性能認可主要由參量認可與系統(tǒng)認可兩種。參量認可是對本安設(shè)備與關(guān)聯(lián)設(shè)備的安全確認，規(guī)定其安全參數(shù)同時單獨評價其安全性能，本著安全參數(shù)匹配的原則，將本安與關(guān)聯(lián)設(shè)備相連接。系統(tǒng)認可是對本安與關(guān)聯(lián)設(shè)備以及電纜全部組合而成的系統(tǒng)進行整體的安全確認。現(xiàn)階段，我國對本安系統(tǒng)的認可主要以系統(tǒng)認可為主，系統(tǒng)認可是在確認各組件安全性能的基礎(chǔ)上，考慮相互間的系統(tǒng)匹配而確定的本安系統(tǒng)配備。

當(dāng)本安系統(tǒng)是聯(lián)合取證式認可時，其組件的配接與關(guān)聯(lián)設(shè)備是定的，若隨意改變會對其防爆性能造成影響。若改變了系統(tǒng)中的某一部分，必須重新對其進行防爆檢驗。但目前我國許多煤礦井下對防爆電氣設(shè)備的本安系統(tǒng)經(jīng)常擅自更換，隨意延長或縮短設(shè)備的連接電纜，這不僅會造成系統(tǒng)傳輸?shù)牟环€(wěn)定，還會使得防爆性能的降低，最終給煤礦的安全生產(chǎn)造成影響。

3 防爆電氣設(shè)備的控制管理分析

1)需要加強對我國防爆電氣標準體系的建設(shè)。在我國煤炭開采技術(shù)快速發(fā)展的條件下，開采深度及強度也隨之增大，瓦斯、煤塵與固體物質(zhì)等有害物質(zhì)增多，使得防爆電氣設(shè)備的使用環(huán)境也更惡劣。另外，機電一體化技術(shù)逐漸在煤礦廣泛使用，必然會給設(shè)備的防爆性能帶來新的要求。當(dāng)前GB3836 標準體系已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化煤礦對防爆電氣設(shè)備的安全要求，這就要求專業(yè)人員加強實驗研究、檢測研究以及標準研究，對煤礦防爆電氣設(shè)備的管理給出新的標準體系。

2)需要加強對礦用防爆電氣設(shè)備相關(guān)各個領(lǐng)域的監(jiān)察，同時要完善相關(guān)制度。由于煤礦防爆電氣設(shè)備的安全性越來越重要，因此，要求煤礦防爆電氣設(shè)備的使用單位應(yīng)采取最新技術(shù)，使這些電氣設(shè)備安全系數(shù)增高，能夠指導(dǎo)煤礦的安全生產(chǎn)。此外，使用電氣設(shè)備的各企業(yè)應(yīng)該設(shè)立相關(guān)機構(gòu)及制度，安全使用防爆電氣設(shè)備，防止電氣設(shè)備的失爆，保證煤礦的安全生產(chǎn)。建議加強對煤礦防爆電氣設(shè)備進行維修單位的資質(zhì)管理，并對維修專業(yè)人員進行資格考核。

3)防爆電氣設(shè)備安全的重要性。國內(nèi)早期的煤礦安全事故的主要原因就是工作人員缺乏防爆電氣設(shè)備的相關(guān)知識，建議加強煤礦防爆電氣設(shè)備使用標準的宣傳，將其貫徹到全體工作人員。

4 結(jié) 論

當(dāng)代煤礦生產(chǎn)的大多數(shù)設(shè)備均為防爆電氣設(shè)備，因此，保證防爆電氣設(shè)備的安全使用是實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。綜上分析可知，保證防爆電氣設(shè)備安全使用需要注意以下方面:

1)防爆標準體系的隱患。a)對防爆外殼的厚度及使用壽命未明確規(guī)定。b)對大容量防爆電氣設(shè)備未做特別的規(guī)定。2)使用維修方面的隱患。a)生產(chǎn)過程中維修方式不規(guī)范。b)私自修改本安系統(tǒng)的配套組件。

3)控制管理方面的隱患。a)防爆電氣設(shè)備標準體系更新改進不及時。b)對防爆電氣涉及到的領(lǐng)域監(jiān)察力度較弱。c)對防爆電氣設(shè)備安全使用的重視度較弱。

只有明確現(xiàn)階段煤礦防爆電氣設(shè)備安全性能管理所存在的問題，并找到正確有效的解決方法，才能保證煤礦安全高效生產(chǎn)。這就要求相關(guān)部門應(yīng)積極建設(shè)煤礦防爆電氣設(shè)備的標準體系，同時加強防爆電氣設(shè)備的安全使用與維修管理，實現(xiàn)對防爆電氣設(shè)備維修的相關(guān)機構(gòu)及專業(yè)人員的資質(zhì)管理，而且還需要加大對煤礦防爆電氣設(shè)備使用安全性的宣傳力度，為煤礦安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

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