高瓦斯區掘進工作面供電安全性探討

摘要：本文主要介紹了高瓦斯礦井下掘進工作面預防漏電事故發生的技術措施，結合井下停電停風事故發生的原因，設計出了避免無計劃停電的供電方式，最后闡述了如何加強瓦斯濃度監測與報警系統建設。

關鍵詞：掘進工作面 漏電 瓦斯監測 供電安全

中圖分類號：TM93 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0098-02

隨著煤炭需求量和開采量的不斷提高，煤礦井下掘進工作面的長度和設備也不斷的增加，需要使用到較多的電氣化設備。而井下的掘進工作面條件復雜、環境惡劣，存在著較多易燃易爆的瓦斯氣體和煤塵，掘進設備工作時難免會產生電火花、電弧并散發出熱量，帶來了很大的安全隱患。特別是在瓦斯濃度比較高的礦井下，供電安全顯得尤為重要。文章針對高瓦斯礦井中供電中存在的若干問題，提出了完善掘進工作面瓦斯濃度監測報警系統，優化電氣設備開關防護技術的措施，提高了供電的安全性和可靠性，為煤礦區的安全生產保駕護航，增加煤礦企業的經濟效益。

1 高瓦斯區掘進工作面防漏電技術措施

（1）存在的問題。煤礦井下可操作空間有限、環境復雜，與地面供配電系統有很大的區別。如供電電纜被機械設備擠壓磨損出現破裂而出現漏電情況，在高溫、潮濕的環境下，其絕緣層老化速度明顯加快，絕緣性能大大降低而導致漏電，且與水接觸后形成二次導電體，與工作中的電氣設備產生靜電火花，極易引爆瓦斯和煤塵。再加上用電工作人員或作業人員對漏電問題不夠重視，給礦井下的生產安全和工人的生命安全帶來了極大的隱患。

（2）預防漏電的技術措施。針對掘進工作面的環境特點，選用質量好、絕緣性能優良、可燃性差的供電線路。為了防止電纜的纏繞、磨損，可以使用電纜集線伸縮盤。定期對電氣設備的綜合性能進行詳細檢查和測試分析，并詳細記錄使用情況、運轉狀態等信息。嚴禁私自改裝供電線路，井下供電電網的改造和更新必須在暫停生產的情況下，請專業的電氣技術人員嚴格按相關操作技能規范規程進行。掘進設備工作在設計負荷以下，并實行設備運行“班次輪休”制度，定期對電氣設備檢測，及時排除漏電故障，降低對礦井下生產秩序的影響力度。采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，或與采煤工作面分開供電，可以最大限度的避免意外漏電導致的安全事故。

2 合理設計供電方式，有效避免停電停風事故的發生

由于礦井下生產條件惡劣，且掘進工作面長度較大，由于供電方式不合理導致的無計劃停電停風事故頻發，使瓦斯密度聚集，特別是在高瓦斯聚集區，極易造成了大的安全隱患。目前許多煤礦井下都使用了工作、備用兩套“三專”（即專用變壓器、專用開關、專用線路）局部通風機，這在增加了安全系數的同時，也給供電系統的設計提出了更高的要求。一方面是井下供電線路負荷的增加，不免會出現漏電、開關老化等問題；另一方面則是需要更多具有綜合素質的機電專業人才隊伍。

掘進面的大型化設備都配有大功率高壓電機，它們的直接啟動對供電系統有很大的沖擊，因為它們會使供電網中的瞬間啟動電流增大，使電網電壓瞬間降低，嚴重危害供電安全。另外，不同設備的斷電保護裝置規格不一致、保護定值設置不合理也是造成停電事故的原因之一。圖1是掘進工作面供電系統示意圖，對其進行分析可知，掘進工作面設備較多，工作面總開關與掘進設備分開關靈敏度配置不合適，導致過負荷等故障引起開關跳閘的情況時有發生。一旦某個開關出現跳閘情況，會影響后續通風機的正常運轉，引發停風故障，在高密度瓦斯聚集區域，短時間的停風就會造成濃度超標，如果突然恢復供電，瞬間的高電流會產生電火花或電弧，引燃瓦斯、煤粉等，對礦井下的安全危害極大。

隨著國家安全保準的不斷提高，高瓦斯礦井的掘進工作面局部通風系統也逐漸邁入三級負荷的范疇，因為短時間無計劃斷電、停風就會嚴重影響正常的安全生產，因此必須加強改進和完善掘進面的供電方式。工作、備用兩套“三專”通風機固然可以提高安全系數，但在實際應用中應當采用各自獨立的電源和兩路獨立的專用供電電網系統，即采用雙電源、雙線路、雙開關。雖然兩者有主、副之分，但是二者的地位確實相當的，特別是在主通風機發生停電事故時，備用“三專”局部通風機發揮著極其重要的作用。但需要注意的是，兩套供電系統應當配合緊密，切換自由，一旦出現故障應當迅速恢復重要負荷的供電，保證礦井供電的連續性和可靠性。同時在掘進工作面供電分切開關處安設饋電傳感器和斷電控制器以及斷電報警裝置，執行斷電操作和監控設備是否斷電。斷電自動報警裝置能夠及時有效的監測到掘進工作面局部通風機的供電情況并發出報警信號，提醒操作人員及時恢復風機的供電。

除此之外，在夏季的用電高峰期，也難免會出現地區性限電或掘進設備過熱而采取的自動跳閘保護等情況，因此即使是兩套供電線路也會出現全部工作不正常而導致通風機停運的狀況，但是瓦斯氣體卻會在短時間內聚集，這就需要到應急電源，如柴油發電機。這樣工作、備用、應急的三套供電電源為高瓦斯區的煤礦開采提供了安全保證。

3 瓦斯濃度智能監測與報警系統

近些年來，隨著國家對煤礦生產安全的更加重視，各煤礦企業加強了對高瓦斯礦井掘進工作面的瓦斯治理工作，在一些瓦斯濃度突出的區域安裝了監測監控系統和瓦斯探頭，實時監測和監控掘進工作面氣體濃度變化情況，當瓦斯濃度超標時能夠及時切斷電源，避免了安全事故的發生。目前廣泛采用了一種DK-2斷電控制器。其基本的原理是：當瓦斯濃度處于正常值范圍內時，它處于正常供電狀態；當瓦斯濃度超標時，斷電儀接點閉合，發出瓦斯超限信號，并切斷高壓供電電源，完成瓦斯閉鎖。

為了對整個掘進工作面的瓦斯濃度進行實時的監控，KJ78N瓦斯監測監控系統在高瓦斯礦井中有著較多的應用，它在各個監測分站安設報警傳感器，并在隅角處設置監測探頭，在主要崗位安排專業的技術人員監控和觀察傳感器的數據變化，能夠集中連續地對整個礦井的環境、生產工況等參數進行監測。瓦斯濃度監測值如表1所示：

在掘進工作面治理瓦斯的主要手段是采用局部通風，因此必須把瓦斯監測系統、通風系統和供電系統作為一個整體來考慮和設計，與計算機技術聯合起來，組成智能監控平臺。分布在各處的瓦斯探頭把采集到的數據傳回監控平臺，經過計算機的分析與計算，自動調控相對應的風速和風量，從而達到控制掘進工作面瓦斯濃度的目的。這種集中監控的方式實現了對瓦斯濃度的遠程控制，特別是與局部通風機進行聯動配合，有效的實現的對高瓦斯區掘進工作面的瓦斯治理。

4 結語

瓦斯治理是煤礦企業安全生產的中心工作，必須對瓦斯控制與管理工作加強研究和探索。瓦斯濃度與井下的供電安全、通風效果息息相關，配備絕緣效果好、耐磨的供電電纜能夠有效的避免供電線路和電器設備的漏電，可以減少意外停電停風事故；采用工作、備用、應急的三套供電電源和電網系統為井下的安全用電提供了有利的保證；建立和完善瓦斯的監控預報系統，使得安全事故在源頭得到了化解。通過采取以上安全技術措施，減少了瓦斯超限次數和濃度，維持了良好的生產秩序，為高瓦斯煤礦創造了經濟效益。

參考文獻

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