提高煤礦供電安全可靠性綜合措施研究

王瑞

摘 要：煤炭資源的開采大多是在井下進(jìn)行的（露天煤礦除外），由于煤層結(jié)構(gòu)十分松散加之作業(yè)空間狹小，使得礦井里的環(huán)境十分惡劣，一旦發(fā)生事故，往往會照成極大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，所以煤礦安全一直被放在煤礦開采的首要位置。煤礦供電是整個煤礦開采過程的重要環(huán)節(jié)，它為煤礦的有效運作提供了能源和動力，如果其安全可靠性得不到保證，必定會對整個煤礦礦井帶來安全隱患，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重后果，所以，供電安全是整個礦井安全的前提和保障。文章就目前煤礦供電系統(tǒng)中容易出現(xiàn)安全隱患的地方進(jìn)行了闡述，并由此提出了提高煤礦供電安全可靠性的綜合措施。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；礦井安全；煤礦供電系統(tǒng)；安全可靠性保障

前言

在煤礦開采的過程中，地下礦井的空間結(jié)構(gòu)十分狹窄和封閉，其中的瓦斯等易燃易爆和采掘銜接不當(dāng)是造成煤礦重大事故的兩大“元兇”，而追究其根本原因，往往是電力系統(tǒng)發(fā)生故障起因之一，另外電力系統(tǒng)漏電會造成工作人員觸電死亡的事故也常有發(fā)生。就我國而言，每年因為供電問題導(dǎo)致的煤礦惡性事故就多達(dá)數(shù)十起，而事故的發(fā)生一般會出現(xiàn)大量的人員傷亡，事故的處理以及事故對生產(chǎn)的阻滯又帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，國家和企業(yè)越來越重視煤礦供電系統(tǒng)的安全可靠性，一方面開始選用更加高效穩(wěn)定的供電設(shè)備，一方面不斷的完善煤礦供電安全制度，雖然近幾年煤礦安全事故頻發(fā)的局面有所改善，但是目前煤礦供電系統(tǒng)中仍然存在一些安全隱患，必須得到重視和解決。

1 煤礦供電系統(tǒng)常見的安全隱患

1.1 主變壓器往往是在超負(fù)荷的狀態(tài)下運行

主變壓器在設(shè)計和安裝時是考慮了其容量的，但是由于煤礦開采效率的提高，各種大功率的開采設(shè)備不斷地添加和使用，使得容量超出設(shè)計水平，加之考慮到成本問題，許多企業(yè)沒有適時地改進(jìn)供電系統(tǒng)，這就使得主變壓器長期在過負(fù)荷的狀態(tài)下運行，過負(fù)荷運行造成變壓器老化加速、供電效率降低，甚至?xí)l(fā)自燃和火災(zāi)，給企業(yè)帶來嚴(yán)重后果。

1.2 電源的供給布局和設(shè)置不合理

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)章制度的規(guī)定，礦井應(yīng)當(dāng)建立兩條獨立的回路電源線，以確保其中一條發(fā)生故障時另一條可以馬上提供礦井內(nèi)所有設(shè)備的電能。但是在實際的設(shè)置過程中，一些小型煤礦企業(yè)為了節(jié)約成本，將兩條電源線連接在同一電源上，這樣往往會導(dǎo)致兩條線路同時斷電，而多數(shù)煤礦雖然沒有使用同一電源，但是另一回路還達(dá)不到要求。礦井內(nèi)的設(shè)施完全不能運轉(zhuǎn)，特別是礦井內(nèi)的通風(fēng)和排水設(shè)備一旦停止工作，就會造成特大事故。

1.3 諧波對電網(wǎng)造成污染

礦井之中運作的設(shè)備很多都是大型電機設(shè)備，比如主井提升系統(tǒng)，由于其功率很大，再加上地下開采復(fù)雜的環(huán)境影響，這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量會對電網(wǎng)造成污染，使得供電的電壓不穩(wěn)定，繼而使得設(shè)備出現(xiàn)誤動和拒動現(xiàn)象。目前在許多礦井，變頻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地面提升系統(tǒng)及綜采工作面設(shè)備啟動，不僅減少諧波分量，而且大大降低了礦井電能輸出，間接增加了企業(yè)效益。

1.4 工作人員的違章操作

在實際的操作過程中，由于工作人員安全意識的淡薄和專業(yè)技能不過關(guān)，再加上缺乏規(guī)范的操作制度和嚴(yán)格的問責(zé)制度，一些違反正規(guī)操作的習(xí)慣長期存在。這樣很容易出現(xiàn)工作人員的觸電事故，更嚴(yán)重的會引起設(shè)備產(chǎn)生火花，引燃井下可燃?xì)怏w，發(fā)生爆炸事故。

1.5 設(shè)備陳舊，更新不及時

隨著開采量的加大和工作效率的提高，煤礦開采對于電力設(shè)備的要求也在不斷提高，目前的供電系統(tǒng)要求達(dá)到數(shù)字化和自動化水平，比如嵌入式計算機的運用。但是由于部分企業(yè)缺乏安全意識，不重視設(shè)備的更新，使得很多工作效率低下，存在安全隱患的設(shè)備還在運行，直接影響了礦井供電系統(tǒng)的安全可靠性。

安全檢測系統(tǒng)沒有達(dá)到自動化的要求或是不能很好的發(fā)揮作用。由于技術(shù)水平和資金投入的限制，目前很多煤礦開采企業(yè)沒有建立完整和自動化的實時安全監(jiān)測及監(jiān)控系統(tǒng)，致使井下供電系統(tǒng)的綜合運行工況數(shù)據(jù)信息不能實時反饋回地面，導(dǎo)致地面相關(guān)電力調(diào)度管理人員無法技術(shù)掌握井下供電系統(tǒng)運行情況，對可能發(fā)生的安全隱患和故障無法及時作出有針對性的操作和補救決策，引起事故進(jìn)一步擴(kuò)大，造成巨大的人身財產(chǎn)損失。另一方面在大型煤礦，變電所設(shè)備已經(jīng)安裝監(jiān)控設(shè)備：包括風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖，遠(yuǎn)程遙控，但由于煤礦井下環(huán)境潮濕，對監(jiān)控線路的影響，無法做到實時監(jiān)測、遙控的目的。

2 提高煤礦供電安全可靠性的主要措施

2.1 構(gòu)建完善合理的井下供電結(jié)構(gòu)

要使煤礦供電系統(tǒng)更加地安全可靠并高效節(jié)能的運行，必須要建立一套合理且可靠的供電電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。使用由地面變電所通過消弧線圈接地、雙電源、分段運行方式向井下中央變電所供電，由中央變電所向各采區(qū)變電所配出是輻射式供電方式；要及時的優(yōu)化內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)，減少不必要的環(huán)節(jié)和線路，縮小主變壓器的負(fù)荷壓力，使整個供電系統(tǒng)穩(wěn)定有效的運行。另外還要對供電設(shè)施進(jìn)行保護(hù)包括過電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)等。

2.2 引進(jìn)新型的消除諧波設(shè)備和無功補償裝置

在設(shè)備件的有功容量和無功容量間進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，不但能為礦井內(nèi)的各個設(shè)備提供功率因數(shù)和供電質(zhì)量都十分良好的能源動力，更重要的是能有效地抑制礦井下供電系統(tǒng)中各個設(shè)備運行是所產(chǎn)生的諧波分量，避免供電網(wǎng)絡(luò)受到諧波的污染?？梢允褂渺o止無功發(fā)生器（SVG）這一先進(jìn)技術(shù)，SVG通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換，相當(dāng)于是一個可變的無功電流源，能極快地進(jìn)行響應(yīng)。

2.3 優(yōu)化和升級電力監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)

首先是要在煤礦中配置先進(jìn)且完善的實時在線的安全檢測系統(tǒng)，對供電設(shè)備的性能和安全穩(wěn)定性進(jìn)行全方位的監(jiān)測；其次要運用選擇性斷電和分級閉鎖等先進(jìn)技術(shù)，這些先進(jìn)的技術(shù)能夠有效地實現(xiàn)風(fēng)險檢測和防范的智能化，將觸發(fā)危險事故的可能性降到最低。合理可靠的供配電結(jié)構(gòu)是煤礦井下開采安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)用電的重要基礎(chǔ)保證。

2.4 建立嚴(yán)格規(guī)范的操作制度，提高工作人員的安全意識

許多大型煤礦事故在經(jīng)過調(diào)查之后會發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生的原因往往是微小細(xì)節(jié)上的失誤，而這些失誤大多是由工作人員操作不當(dāng)引起的。因此，工作人員在井下的操作規(guī)范必須被重視，國家要出臺專門針對員工的法律法規(guī)對其行為進(jìn)行約束，企業(yè)內(nèi)部也應(yīng)當(dāng)制定嚴(yán)格的制度，并積極落實。另外，要建立針對員工操作的監(jiān)督系統(tǒng)，對失誤性的操作要及時更正，并對相關(guān)人員進(jìn)行責(zé)任追究。最后，要經(jīng)常性的對工作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全意識教育。

2.5 增加企業(yè)在供電安全可靠性的投入，及時淘汰設(shè)備，增加先進(jìn)設(shè)施建設(shè)的投入

企業(yè)在生產(chǎn)過程中不應(yīng)當(dāng)只看重眼前的收益，而要把目光放在礦區(qū)長期穩(wěn)定發(fā)展和安全上。加大對于煤礦供電系統(tǒng)設(shè)備的更新和維護(hù)費用的投入，對于不合格或者老化的設(shè)備要及時地更換。另外要在每個季度的的預(yù)算中成立專項的供電安全資金以保證各項安全設(shè)施的建設(shè)。發(fā)現(xiàn)井下防爆電氣設(shè)備的防爆性能遭受破壞，必須及時進(jìn)行更換和處理，嚴(yán)禁繼續(xù)使用。

3 結(jié)束語

煤礦的供電系統(tǒng)是在極為復(fù)雜和惡劣的環(huán)境中運行的，其安全可靠性的提高也是一項系統(tǒng)和全面的工程，它不僅需要投入大量的人力物力和財力，更關(guān)鍵的是要培養(yǎng)工作人員的安全意識和運用更加科學(xué)有效的管理方法。做好了煤礦供電系統(tǒng)的安全工作，就能為整個礦井的安全增添一份保障，就能避免井下工作人員的生命安全和礦區(qū)的財產(chǎn)安全，進(jìn)而使煤礦開采更加地穩(wěn)定和高效。

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