煤礦供電事故原因分析及防范措施研究

丁東

（黃玉川煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

引言

供電系統(tǒng)作為礦井生產(chǎn)開展的基礎(chǔ)保障之一，其運行質(zhì)量對整個礦井綜合效益有著直接的影響。礦井供電系統(tǒng)作為一種特殊的供電系統(tǒng)，我國出臺了相關(guān)文件和規(guī)范對煤礦供電系統(tǒng)的電源、線路、中性點、電壓等級和防爆等級等方面的安全可靠性做出了嚴(yán)格要求，在安全生產(chǎn)過程中，必須確保煤礦供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，才能使其持續(xù)提供照明并為開采設(shè)備提供電能，做好供電系統(tǒng)的檢測和維修工作，避免各種安全隱患地發(fā)生。

一、煤礦供電系統(tǒng)特性

供電系統(tǒng)常見問題如下：第一，井上與井下煤礦各個電氣設(shè)備電力分配不合理；第二，瓦斯登記以及通風(fēng)方式不合理；第三，礦井生產(chǎn)能力問題等。通常可以將煤礦生產(chǎn)過程劃分如下六個系統(tǒng)：第一，提升系統(tǒng)；第二，掘進(jìn)系統(tǒng)；第三，運輸系統(tǒng)；第四，通風(fēng)系統(tǒng)；第五，綜采系統(tǒng)；第六，排水系統(tǒng)。運輸系統(tǒng)工作的范圍為礦石、煤炭等運輸?shù)骄萝噲觯瑫r還可以把設(shè)備從井上運輸?shù)骄隆?/p>

通常運輸系統(tǒng)選用地面直接供電或者采用各變電所進(jìn)行供電。掘進(jìn)系統(tǒng)與綜采系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)井下巷道與工作面的開拓、轉(zhuǎn)載煤等。由于掘進(jìn)系統(tǒng)與綜采系統(tǒng)供電距離比較長，往往需要設(shè)置變電站或者相應(yīng)的移動變電站，進(jìn)而可以給設(shè)備供電。通常情況下，通風(fēng)系統(tǒng)可以有效地排除系統(tǒng)的有害氣體與煤塵。不管何種類型的供電系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)供電問題時，會給井下安全作業(yè)帶來嚴(yán)重的威脅。因此，需要優(yōu)化井下變電所的運行情況[1]。

二、煤礦供電系統(tǒng)安全的重要意義

煤礦開采過程如果出現(xiàn)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會使所有在地下進(jìn)行煤礦開采工作的人員遭受生命危險，并且還容易發(fā)生爆炸性物質(zhì)的聚集引發(fā)爆炸或淹井等意外事故的發(fā)生，因此保障煤礦供電系統(tǒng)的安全可靠性是十分重要的。提高煤礦供電系統(tǒng)的可靠性，還能夠降低意外事故的發(fā)生率，使煤礦工作者的生命安全得到基本的保障，并且促進(jìn)煤炭資源開采工作能夠順利高效進(jìn)行。不僅如此，在供電系統(tǒng)設(shè)計初期保證其建設(shè)質(zhì)量能夠避免后期成本的增加，如果在設(shè)計初期是為節(jié)約其成本而不考慮供電系統(tǒng)的質(zhì)量，一旦后期出現(xiàn)故障，那么所產(chǎn)生的維修費用一定會增加額外成本的費用。因此保證供電系統(tǒng)的質(zhì)量，保證其供電的穩(wěn)定性，才能避免生產(chǎn)成本的額外增加，也會避免因出現(xiàn)故障而造成生產(chǎn)周期過長的情況，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是安全生產(chǎn)最關(guān)鍵的因素，能夠有效提高煤炭開采的效率，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

三、煤礦供電事故原因分析

（一）電纜絕緣損壞

通常情況下，電纜表層的絕緣皮用來進(jìn)行隔離保護(hù)。然而，由于煤礦井下惡劣的作業(yè)環(huán)境，電纜絕緣會出現(xiàn)破損，這就會導(dǎo)致出現(xiàn)漏電問題。造成電纜絕緣損壞的原因主要有：1.線路發(fā)生老化。由于煤礦井下封閉的潮濕環(huán)境，電纜老化比正常情況下嚴(yán)重得多，在局部地區(qū)容易出現(xiàn)絕緣皮脫落的問題。2.電纜受到外力的作用導(dǎo)致絕緣皮受損。在煤礦生產(chǎn)中，電纜架設(shè)在巷道表面，若巷道發(fā)生塌方，就很容易出現(xiàn)碎石砸落在電纜上的情況，導(dǎo)致絕緣皮破損。

（二）電氣設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)短路

變壓器或電動機等電氣設(shè)備，若產(chǎn)品質(zhì)量沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)備檢修或維護(hù)過程中出現(xiàn)金屬工具遺留的情況，則在長期擱置情況下易引發(fā)絕緣體受潮，從而增大出現(xiàn)短路故障的概率。此外，在設(shè)備維修環(huán)節(jié)，如果工作人員馬虎大意沒有拆除接線就開始送電，就會導(dǎo)致出現(xiàn)三相短路，不同相續(xù)的2 路電源或2 臺變壓器并聯(lián)運行也會引發(fā)相間短路的情況。

（三）人為因素

人為方面的因素作為電氣設(shè)備短路故障主要原因之一。工作人員無法熟練操作設(shè)備，長時間擱置所有的電氣設(shè)備卻并未做出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)處理，就會讓其受到影響產(chǎn)生損害。再加之應(yīng)用各種電氣設(shè)備時并沒有重視接地線路的有效拆除工作，還出現(xiàn)丟失金屬用具的情況，這些都會引發(fā)短路故障。如果沒有對電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)與維修，就會讓電氣設(shè)備長時間處在負(fù)荷力過大的狀態(tài)下，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的電流熱效應(yīng)，讓電氣設(shè)備的絕緣部位受到損壞。

（四）外部環(huán)境因素

開采煤礦的環(huán)境相對惡劣，在狹小的空間內(nèi)充滿著爆炸性的氣體顆粒，這些氣體顆粒漂浮在空中，不僅會影響到工作人員的身體健康，也會對供電設(shè)備、供電線路等造成一定的破壞產(chǎn)生危險[3]。

四、煤礦供電事故防范措施

（一）完善井下電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，合理配置保護(hù)系統(tǒng)

煤礦供電系統(tǒng)維護(hù)過程中，需要重視不斷完善井下電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，合理配置保護(hù)裝置。地面變電所經(jīng)消弧線圈接地，中央變電所由雙電源分段進(jìn)線方式供電、輻射式出線，對于停用的老舊線路和設(shè)備應(yīng)及時拆除，減少安全隱患，對于電纜容量不足的線路進(jìn)行改造，減少主變負(fù)荷。當(dāng)?shù)貐^(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化后，對主變保護(hù)進(jìn)行重新整定，對配電線路配置過流保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)和低電壓保護(hù)。

（二）達(dá)到礦山供電基本要求

第一，電源可靠。采礦公司電源的關(guān)閉不僅減少了產(chǎn)量，而且還導(dǎo)致了自發(fā)事故和對礦井的破壞。因此，可靠的不間斷電源是采礦公司中電源的最重要要求。即使電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也必須確保不間斷電源，并且必須提供至少一部分電源以防止人身安全和設(shè)備損壞。第二，電源安全存在瓦斯開采和煤塵爆炸的危險，因此應(yīng)格外小心，以檢查由電氣設(shè)備引起的爆炸。第三，電源質(zhì)量電能質(zhì)量方面，煤礦公司需要強大的電源電壓和交流頻率。三相異步電動機廣泛用于煤礦，其轉(zhuǎn)矩與所施加電壓的平方成正比，而速度與交流頻率成正比。電源電壓和大小的變化會影響電動機的正常運行，甚至生產(chǎn)機器也將無法工作。

（三）重視線路維護(hù)工作

首先，檢查線路絕緣皮的完整性。通過檢查線路外觀，查看是否出現(xiàn)了局部破損，在檢查時應(yīng)戴好絕緣手套，最大程度上避免觸電。其次，更換非正常形態(tài)的電纜。一些電纜在使用過程中由于受到外力擠壓的作用失去了原有的形態(tài)，在變形過程中電纜絕緣皮可能會出現(xiàn)損壞而漏電。第三，檢查接頭處的完好性。在一些輸電線路中會存在接頭，這些接頭由于電阻比較小容易發(fā)熱，從而導(dǎo)致絕緣失效。此外，在輸電線路與用電設(shè)備連接時，一定要做好設(shè)備的絕緣工作。導(dǎo)線一定要插入到專用的插孔中[4]。

（四）提升機電設(shè)備安全性

煤礦機電安全供電管理過程中，需要不斷提升機電設(shè)備的安全性能，這不僅可以保障相關(guān)工作人員的人身安全，同時也可以提高工作效率。為了機電設(shè)備安全性可以得到穩(wěn)步提升，在工作過程中，需要對相關(guān)的數(shù)據(jù)做好記錄工作，按時進(jìn)行記錄，按時檢查，在進(jìn)行檢查的工作中，可以有數(shù)據(jù)進(jìn)行參考，如果設(shè)備發(fā)生問題，可以更好地進(jìn)行解決，查到原因所在。同時，也需要按時的進(jìn)行設(shè)備的更新，結(jié)合時代的發(fā)展潮流，使得工作效率可以得到提升，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到保障。例如，在煤礦用隔爆型檢漏繼電器應(yīng)用過程中，要按照要求定期對總保護(hù)裝置開展跳閘實驗；同時，相關(guān)人員還需要對風(fēng)電聯(lián)鎖裝置、低壓饋電開關(guān)和各磁力啟動器等給予定期檢查，以此來有效提高電器保護(hù)裝置的安全性能。

（五）做好漏電保護(hù)器維護(hù)工作

第一，定期對漏電保護(hù)器進(jìn)行檢查。重點查看漏電保護(hù)器的開關(guān)是否能按照標(biāo)定的電流進(jìn)行動作，外表是否出現(xiàn)了損壞。第二，定期對漏電保護(hù)器進(jìn)行校準(zhǔn)。漏電保護(hù)器的動作依賴于電磁鐵的吸力，在長時間不使用的情況下，電磁鐵的彈簧會發(fā)生松動，這使得保護(hù)器的行程不夠，不能及時斷開電源。第三，更換不能工作的保護(hù)器。供電系統(tǒng)中的一些漏電保護(hù)器由于使用年限較長，已出現(xiàn)了損壞，需進(jìn)行更換。在更換時需要找到相同型號的，以免出現(xiàn)漏電保護(hù)器不兼容問題[5]。

（六）加強供電設(shè)備的維修及檢測

提升煤礦供電系統(tǒng)穩(wěn)定性最重要的是確保供電設(shè)備是否質(zhì)量完好。任何設(shè)備都是有使用壽命的，因此必須做好供電設(shè)備的維修和管理工作，及時淘汰使用周期較長、存在較大故障的供電設(shè)備。使供電設(shè)備的安全性得到保障，在更新供電設(shè)備時，要重點關(guān)注設(shè)備的變壓器和電動機，根據(jù)所需供電設(shè)備的功能，結(jié)合其安全性和經(jīng)濟(jì)性選擇出新型的供電設(shè)備，供電系統(tǒng)中對于電纜的選擇要依據(jù)所用供電設(shè)備的功率進(jìn)行選擇，防止短路故障的發(fā)生，并且選擇電纜要選擇具備阻燃功能的電纜，防止因電阻過大所產(chǎn)生的威脅[6]。

（七）提升工作人員操作水平

煤礦企業(yè)需要重視對礦井工作人員開展技能培訓(xùn)，讓他們的基礎(chǔ)知識和實踐操作技能獲得一定的豐富與提升。煤礦企業(yè)要盡可能提供給維修檢測人員一個學(xué)習(xí)的平臺，定期開展相關(guān)業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)工作，通過學(xué)習(xí)讓相關(guān)工作人員認(rèn)識新設(shè)備、新技術(shù)，并學(xué)會運用新技術(shù)檢測維修新設(shè)備；管理人員還應(yīng)對維修現(xiàn)場的具體情況做出嚴(yán)格檢查，第一時間解決存在的問題。需要注重調(diào)動工作人員的主動性，培養(yǎng)其形成較強的責(zé)任心，健全與優(yōu)化獎懲制度，對維修工作進(jìn)行嚴(yán)格管理，避免由于沒有第一時間對電氣設(shè)備進(jìn)行維修而導(dǎo)致的供電系統(tǒng)短路故障。

結(jié)束語

煤礦供電系統(tǒng)安全可靠運行關(guān)系著人身安全和生產(chǎn)安全，是煤礦安全生產(chǎn)的重要組成部分。由于老舊礦井中供電設(shè)備老化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電壓等級多等特點，存在很多影響供電安全可靠性的因素。對礦井供電系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造和管理升級，是煤炭行業(yè)發(fā)展和體制改革的需求，也是本質(zhì)安全礦井建設(shè)和供配電設(shè)備發(fā)展需求。