煤礦井下電氣設(shè)備防爆性探討

摘 要：煤礦是推進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要資源之一，是現(xiàn)階段不可替代的能源，而礦井爆炸事故一直是開(kāi)采煤礦的重要隱患，礦井爆炸原因主要有爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自然等，電氣設(shè)備防爆一直是一個(gè)重要課題，電氣在不規(guī)范的情況下操作和暴露外殼下產(chǎn)生的火花極易引起爆炸，造成人員傷亡，本文從防爆途徑、正確規(guī)范地使用與維護(hù)入手，探討煤礦井下電氣設(shè)備防爆工作。

關(guān)鍵詞：煤礦;井下;電氣設(shè)備;防爆

近年來(lái)，我國(guó)煤礦多次發(fā)生井下事故，傷亡人數(shù)超過(guò)全國(guó)重大事故傷亡人數(shù)的一半。煤礦井下有瓦斯、煤塵，為了防止瓦斯、煤塵發(fā)生爆炸，一方面要限制它們?cè)诳諝庵泻?，另一方面要杜絕一切能夠點(diǎn)燃礦井瓦斯、煤塵的點(diǎn)火源和危險(xiǎn)溫度。井下電氣設(shè)備正常運(yùn)行和故障狀態(tài)下都有可能出現(xiàn)電火花、電孤、熱表面和灼熱顆粒等，它們都具有一定能量，極易成為點(diǎn)燃礦井瓦斯、煤塵的點(diǎn)火源和熱源，因此，煤礦井下使用的各類型電氣設(shè)備必須具有防爆性能，且必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“GB3836一2000”，否則判為失爆，如果電氣設(shè)備失爆，設(shè)備內(nèi)部發(fā)生爆炸產(chǎn)生火焰或電弧會(huì)傳到防爆殼外，并且與井可燃可爆性混合氣體接觸，從而引起礦井火災(zāi)及瓦斯或煤塵爆炸，造成重大惡性事故。

1 礦井下防爆電氣設(shè)備的防爆途徑

1.1 強(qiáng)大的機(jī)器和先進(jìn)的技術(shù)

想要使用功能強(qiáng)大的機(jī)器和先進(jìn)技術(shù)來(lái)增強(qiáng)煤礦開(kāi)采能力，并最終提高瓦斯排放量，需要提高煤礦自動(dòng)安全控制的標(biāo)準(zhǔn)。目前自動(dòng)化煤礦安全控制系統(tǒng)可維護(hù)礦井空氣和機(jī)械監(jiān)控，通過(guò)面板向操作員顯示數(shù)據(jù)交換以及數(shù)據(jù)處理、顯示和存儲(chǔ)。盡管在正常模式下運(yùn)行時(shí)效率足夠高，但這些系統(tǒng)在警報(bào)條件下會(huì)發(fā)生故障。現(xiàn)代的礦山檢查傳感器具有自給自足的電源，但是在發(fā)生事故時(shí)，傳感器，儀器和通訊（包括電纜）會(huì)損壞。因此，事故發(fā)生后無(wú)法完全重建。通常，事故是根據(jù)事故的結(jié)果進(jìn)行研究的，并不能得出可靠的結(jié)論。在瓦斯、煤塵和巖爆危險(xiǎn)煤礦中，客觀的緊急通知和事后控制是高度優(yōu)先的工作。中國(guó)成千上萬(wàn)的礦工每年因空氣和甲烷混合物爆炸而喪命。應(yīng)急和急后控制系統(tǒng)涵蓋了礦山的工作環(huán)境和電氣設(shè)備的運(yùn)行，其設(shè)計(jì)是按照?qǐng)D像和相似飛機(jī)原理“黑匣子”設(shè)計(jì)的，可以降低煤礦的事故發(fā)生率。應(yīng)急和急后控制系統(tǒng)的主要目的是在事故發(fā)生之前，發(fā)生之時(shí)和之后（這一點(diǎn)非常重要）來(lái)采集、記錄和存儲(chǔ)有關(guān)礦山技術(shù)領(lǐng)域參數(shù)的數(shù)據(jù)。

在正常情況下，事故前、事故中和事故后操作中，連續(xù)檢查和記錄電氣設(shè)備性能和礦山工作環(huán)境中異常狀態(tài)的參數(shù)和特征;在緊急情況下以自持式操作模式長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù);在事故發(fā)生前、事故發(fā)生后的情況下高速運(yùn)行;內(nèi)置的起動(dòng)器，用于傳輸電氣設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)變量;變電站內(nèi)的低壓網(wǎng)絡(luò)，用于在正常和緊急情況下將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)急和急后控制系統(tǒng)的中央單元（1）;在電源中斷的情況下自動(dòng)切換到備用電池電源，并在標(biāo)準(zhǔn)操作條件下增加充電;在可能的沖擊波傳播的范圍內(nèi)，在應(yīng)急和急后控制系統(tǒng)的中央控制單元的外殼表面上分配傳感器，以通過(guò)壓力、聲音和光參數(shù)可靠地確定沖擊波前沿的方向;遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)讀出;如果可能的話，將傳感器內(nèi)置在中央控制單元的防爆外殼中;將應(yīng)急和急后控制系統(tǒng)的中央控制單元布置在最危險(xiǎn)的礦場(chǎng)、工作面與通風(fēng)和運(yùn)輸漂移的交界處;“信標(biāo)”用于在緊急情況后將中央控制單元埋在坍塌的煤中。帶有中央控制單元的應(yīng)急和急后控制系統(tǒng)，內(nèi)置在防爆起動(dòng)器應(yīng)急和急后控制系統(tǒng)中的設(shè)施電源控制單元，控制礦井空氣傳感器以及低壓配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸。礦山爆炸的原因通常是超標(biāo)的甲烷濃度和甲烷源頭的存在，包括有缺陷的電氣設(shè)備，或在不遵守操作規(guī)定的情況下，在開(kāi)著外殼的情況下運(yùn)行電氣設(shè)備而產(chǎn)生火花。

1.2煤礦井下的電氣設(shè)備需安裝防爆外殼并增安

煤礦井下的電氣設(shè)備若無(wú)防爆外殼，當(dāng)電氣被違規(guī)操作或者發(fā)生故障出現(xiàn)火花時(shí)，由于煤礦井下高濃度的甲烷含量，極易引起爆炸（2， 3），并且整臺(tái)機(jī)器連帶著與其連接的其他電氣設(shè)備也會(huì)爆炸，造成人員傷亡，如果安裝了防爆設(shè)備，當(dāng)電氣發(fā)生故障產(chǎn)生火花時(shí)，這臺(tái)機(jī)器只會(huì)在防爆設(shè)備內(nèi)部爆炸，而不會(huì)引起周圍電氣爆炸（4）。

對(duì)于一些需要特殊保護(hù)設(shè)施的電氣設(shè)備，例如變壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)，必須通過(guò)電氣增安提高絕緣強(qiáng)度，增大電氣之間間隙，來(lái)減少爆炸事故發(fā)生的可能性，保障人員安全。

1.3降低電路參數(shù)，爆炸前超前切斷電源

不管是電路的電壓還是電流，都要降至最低，以保障外漏的火花、電弧等不足以引起瓦斯爆炸。在爆炸前如果能及時(shí)地切斷電源，那么就不會(huì)引起爆炸，提高工作人員安全意識(shí)及自救措施，在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)及時(shí)切斷電源，可有效防止電氣爆炸。

2 礦井下的設(shè)備管理及維護(hù)

2.1 電氣設(shè)備防爆性能需達(dá)標(biāo)

在煤礦井下工作的電氣設(shè)備防爆性能需符合標(biāo)準(zhǔn)，如果電氣設(shè)備不達(dá)標(biāo)，由于煤礦井下環(huán)境條件惡劣，極易引起電氣產(chǎn)生火花，引起爆炸事故。

2.2 及時(shí)修理故障電氣設(shè)備，杜絕電氣設(shè)備在故障中工作

當(dāng)電氣設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)維修，從源頭查找故障原因，杜絕發(fā)生危險(xiǎn)的可能。

2.3 對(duì)電氣設(shè)備定期維護(hù)，不隨意損壞、拆卸電氣設(shè)備

電氣設(shè)備在施用過(guò)程中應(yīng)及時(shí)維護(hù)，嚴(yán)格執(zhí)行檢修工作，非專業(yè)人員不得隨意拆卸電氣設(shè)備。由于井下電氣設(shè)備使用頻率高，井下環(huán)境惡劣，在礦井下工作的電氣設(shè)備必須及時(shí)、認(rèn)真維修，不敢有絲毫怠慢和松懈（3）。

3 結(jié)語(yǔ)

由于煤礦井下工作環(huán)境特殊， 不僅空間狹小、人員龐雜， 而且環(huán)境惡劣， 有大量瓦斯和煤塵漂浮， 加上空氣潮濕， 容易引發(fā)爆炸。因此， 為了降低人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失， 必須加強(qiáng)對(duì)電子設(shè)備的防爆管理， 才能杜絕電氣設(shè)備引發(fā)的爆炸，保障人員安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]Mei L， Chen J， Xiong W， Zhang P， Wu D. 2008. VRLane： a desktop virtual safety management program for underground coal mine. International Society for Optics and Photonics.

[2]閆曉婷.煤礦井下電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)探討[J].工程技術(shù)研究，2020（5）：133-134.

[3]王木.煤礦井下電氣設(shè)備防爆管理策略[J].當(dāng)代化工研究2019：164-165.

[4]陶善新.煤礦井下電氣設(shè)備防爆探討[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2015（22）：137+139.

作者簡(jiǎn)介：

王曉峰（1971-），男，漢族，大專學(xué)歷，山西介休義棠煤業(yè)公司，研究方向：搞好煤礦井下設(shè)備維修管理。

（山西介休義棠煤業(yè)公司，山西 介休 032000）