防爆開關間的閉鎖在煤礦掘進中的應用

李俊

摘 要：煤炭的開采一直都是危險性較高的礦業開采工程之一，煤炭掘進過程中的爆炸事故在我們周邊頻頻發生，造成了無法挽回的生命損失。而作為防爆開關間的閉鎖，在防止掘進中的爆炸事故中起著非常關鍵的作用。本文對防爆開關間的閉鎖在煤礦掘進中的應用展開探討，供同行參考。

關鍵詞：防爆開關間 閉鎖 煤礦掘進 應用

中圖分類號：TD684 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0087-02

防爆開關間是煤礦礦井中非常重要的安全防爆裝置，而閉鎖是該裝置中最為重要的部件。雖然該項裝置在我國煤炭開采過程中的應用范圍較為廣泛，但其功能單一，整體技術水平也相對落后，已無法滿足現階段煤礦開采防爆安全的需要，因此需要進行必要的改進。

1 防爆開關間的閉鎖作用

1.1 制止火災蔓延

在煤炭掘進礦井中，并不是只有單一的一個掘進通道，而是數條甚至數十條掘進通道同時開工，這就形成了一個復雜的地下掘進網路。由于網路之間是互通的，一旦某一個掘進通道發生事故，如果不采取緊急處理措施，就會造成爆炸或者火災迅速蔓延，造成大范圍的人員傷亡，甚至會摧毀整個礦井。而防爆開關間的閉鎖，就能很好地解決事故蔓延的問題。這種閉鎖裝置是與安全控制中心相連接的，一旦安全中心通過監測網絡發現險情，就可以迅速作出反應，給臨近的防爆開關間的閉鎖裝置發出指令，使得防爆門迅速關閉，從而將火災封閉在一定的區域內，制止事故范圍進一步擴大。與此同時，為了進一步縮短反應時間，一般在閉鎖裝置上安裝了火災感應器以及內置的信息處理元件，能夠在探測到火災的第一時間內自行啟動閉鎖裝置，從而達到良好的防爆效果。

1.2 火災探測功能

煤炭自然是有一個發展的過程的，煤炭自然如果可以在自然初期可以發現的話，就可以避免了很多火災的發生，煤炭自然這一項最為重要的。空氣中CO濃度的變化，我們可以把它作為判斷煤自燃的地點與發展程度的重要參考。在防爆的開關閉鎖里設置上CO濃度檢測傳感器，加上氣象色譜儀與紅外線分析儀的相結合，并且通過束管法進行遠距離取樣，可實現對地面連續自動報警與檢測。另外利用多波段紅外輻射直接監測煤炭自燃潛伏期煤礦巷道空氣中的CO和CO2氣體的濃度，應用信息融合技術提取火災早期的過程特征信息，實現火災的極早期探測與真假火災源辨識，將火災報警時間提前到煤炭自燃潛伏期，提供足夠的救火時間，從而達成火災預警提高安全生產的目的。

1.3 便于人員逃生

利用這種帶有自動閉鎖裝置的防爆開關間，能夠在井下設計出一個逃生通道。這個通道均由這種帶有閉鎖裝置的防爆門構成，能夠在險情發生的第一時間內允許井下人員進入該通道中，并迅速與外界空間隔絕，阻止火災傷及通道內的人員。同時在逃生通道中還能設置防爆隔間，在逃生通道被炸毀的情況下允許人員避難，且內部應儲存有常用的藥品和水，并具備良好的通風條件。

2 對現階段爆開關間閉鎖的技術改造分析

2.1 安裝煤礦井下高壓防爆開關及其閉鎖裝置的綜合保護器

在設計開關保護器上，硬件電路主要是保證電網正常工作，直接影響著保護器運行的連續性、可靠性與安全性。因此對硬件電路進行設計時，應該將實用化確定為最終目標。設計要以如下幾點作為主要原則：第一，努力提升可靠性和準確性；第二，便于調試、安裝、維護、運行；第三，滿足性能要求基礎上，盡可能對硬件系統進行簡化，降低總體成本。本文設計中使用了擅長數字信號處理、運算速度較快DSP芯片（TMS320F2812），該芯片作為CPU控制模擬量，主要是采集、計算以及保護等各種輸出和輸入功能。因這種裝置具備較高實時性，在實際運用中加設一塊單片機就能夠實現CPU負責液晶顯示、人機對話與上位機通信等各種實時性系統任務。該DSP與單片機形成了雙CPU結構，有效避免了裝置精度低、速度慢以及保護不完善等各種缺點，基恩人發揮CPU中各種結構上的并行工作以及合理分工優勢，體現出DSP芯片數字信息化、運行速度比較快等各種優勢，不僅可以滿足繼電保護所具備選擇性、速動性及可靠性要求，還能夠實現實時測量高精度。該裝置主要包括以下幾個單元：

（1）中央處理單元：這個模塊是由單片機和DSP芯片共同形成雙CPU結構，進而實現了定時、邏輯判斷、計算、采集數據、存儲等各種功能。

（2）開關量的輸入輸出單元：該模塊單元也從常開接點所取出，用來識別現場的開關狀態，需要的開關變量有真空斷路器合閘、分閘狀態等，當線路發生故障就會自動發出報警信號。

（3）交流采樣單元：主要功能是收集三相電壓、電流及零序等各種電壓電流。

（4）人機交互接口單元：對輸入定值、顯示電網的工作狀態、工作參數、故障類型及數據通訊上位機。

2.2 機械絲桿閉鎖裝置技術改造和加鎖管理應用分析

（1）原有機械絲桿閉鎖裝置的不安全因素和其它客觀因素。

①綜采工作面切巷在兩百米以上，而回采工作時配電點與設備供電距離一般都在六百米以上，造成設備多、空間狹窄和供電距離遠等各種現象。導致井下的電工偷懶，不想走路，而打電話聯系其它非專職的電鉗工人員停送電，非專職電鉗工人員因不了解供電系統，進行盲目操作從而造成誤停電或誤送電事故的發生。

②掘進工作面施工過程中出現單頭掘進兩千米以上超長距離施工情況，并在掘進過程中，出現抽探隊、掘進隊等隊伍同時用電施工，造成多個施工單位在一個掘進工作面上共用一個配電點現象，會出現因發生故障某一個單位突然停電，機電設備無法正常運轉，影響掘進生產進度。在這種情況下處理故障，因急于恢復機電設備運轉，情急之中沒能及時通知其它施工單位，導致其它用電單位受到連帶影響，電鉗工因急于掘進生產而出現盲目送電的現象。

（2）經過技術改造后的閉鎖裝置結構及工作圖（見圖1）。

（3）改進后的裝置在應用過程中的優點。

①花費少，改進簡單：只需在機械絲桿閉鎖裝置中絲桿中部打一個準6 mm的小孔，加之一把長桿金屬鎖，技術改進工作就完成了。且其推廣周期也很短，經過對井下供電管理制度進行重新編制后，只需要一至兩個星期時間的技術推廣加上現場糾偏，井下供用電單位基本就熟悉了整個新技術及其全過程管理。

②能避免非專職電鉗工誤停電或誤送電：為了避免非專職電鉗工進行操作，在綜采工作面高低壓防爆開關停送電操作過程中，需在閉鎖桿上加一把金屬鎖，鑰匙統一由專職電鉗工保管，并且只有他們才能開啟該金屬鎖。

③能避免多個單位同時在一條線路上用電當故障發生時亂送電：不管哪個用電單位出現故障的時候，只要將公用的防爆饋電開關閉鎖進行加鎖，并由處理故障的單位電鉗工隨身保管鑰匙，可避免其它用電單位由于著急生產而盲目送電的情況發生。

④具有避免處理井下電氣設備故障時不能按章停上一級饋電開關和啟動開關優點：在煤礦井下處理電氣設備故障時，只要負責人停電落鎖，鑰匙有負責人隨身保管即可。

3 結語

應當利用這種裝有閉鎖裝置的防爆門重點保護礦井口，以方便人員逃生和救援力量的快速介入。

參考文獻

[1] 許濤.煤礦高壓防爆開關欠電壓保護的分析與改進[J].山東煤炭科技，2010.

[2] 張俊麗.煤礦井下防爆開關機械絲桿閉鎖裝置防護鎖的研制[J].煤，2013.endprint

摘 要：煤炭的開采一直都是危險性較高的礦業開采工程之一，煤炭掘進過程中的爆炸事故在我們周邊頻頻發生，造成了無法挽回的生命損失。而作為防爆開關間的閉鎖，在防止掘進中的爆炸事故中起著非常關鍵的作用。本文對防爆開關間的閉鎖在煤礦掘進中的應用展開探討，供同行參考。

關鍵詞：防爆開關間 閉鎖 煤礦掘進 應用

中圖分類號：TD684 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0087-02

防爆開關間是煤礦礦井中非常重要的安全防爆裝置，而閉鎖是該裝置中最為重要的部件。雖然該項裝置在我國煤炭開采過程中的應用范圍較為廣泛，但其功能單一，整體技術水平也相對落后，已無法滿足現階段煤礦開采防爆安全的需要，因此需要進行必要的改進。

1 防爆開關間的閉鎖作用

1.1 制止火災蔓延

在煤炭掘進礦井中，并不是只有單一的一個掘進通道，而是數條甚至數十條掘進通道同時開工，這就形成了一個復雜的地下掘進網路。由于網路之間是互通的，一旦某一個掘進通道發生事故，如果不采取緊急處理措施，就會造成爆炸或者火災迅速蔓延，造成大范圍的人員傷亡，甚至會摧毀整個礦井。而防爆開關間的閉鎖，就能很好地解決事故蔓延的問題。這種閉鎖裝置是與安全控制中心相連接的，一旦安全中心通過監測網絡發現險情，就可以迅速作出反應，給臨近的防爆開關間的閉鎖裝置發出指令，使得防爆門迅速關閉，從而將火災封閉在一定的區域內，制止事故范圍進一步擴大。與此同時，為了進一步縮短反應時間，一般在閉鎖裝置上安裝了火災感應器以及內置的信息處理元件，能夠在探測到火災的第一時間內自行啟動閉鎖裝置，從而達到良好的防爆效果。

1.2 火災探測功能

煤炭自然是有一個發展的過程的，煤炭自然如果可以在自然初期可以發現的話，就可以避免了很多火災的發生，煤炭自然這一項最為重要的。空氣中CO濃度的變化，我們可以把它作為判斷煤自燃的地點與發展程度的重要參考。在防爆的開關閉鎖里設置上CO濃度檢測傳感器，加上氣象色譜儀與紅外線分析儀的相結合，并且通過束管法進行遠距離取樣，可實現對地面連續自動報警與檢測。另外利用多波段紅外輻射直接監測煤炭自燃潛伏期煤礦巷道空氣中的CO和CO2氣體的濃度，應用信息融合技術提取火災早期的過程特征信息，實現火災的極早期探測與真假火災源辨識，將火災報警時間提前到煤炭自燃潛伏期，提供足夠的救火時間，從而達成火災預警提高安全生產的目的。

1.3 便于人員逃生

利用這種帶有自動閉鎖裝置的防爆開關間，能夠在井下設計出一個逃生通道。這個通道均由這種帶有閉鎖裝置的防爆門構成，能夠在險情發生的第一時間內允許井下人員進入該通道中，并迅速與外界空間隔絕，阻止火災傷及通道內的人員。同時在逃生通道中還能設置防爆隔間，在逃生通道被炸毀的情況下允許人員避難，且內部應儲存有常用的藥品和水，并具備良好的通風條件。

2 對現階段爆開關間閉鎖的技術改造分析

2.1 安裝煤礦井下高壓防爆開關及其閉鎖裝置的綜合保護器

在設計開關保護器上，硬件電路主要是保證電網正常工作，直接影響著保護器運行的連續性、可靠性與安全性。因此對硬件電路進行設計時，應該將實用化確定為最終目標。設計要以如下幾點作為主要原則：第一，努力提升可靠性和準確性；第二，便于調試、安裝、維護、運行；第三，滿足性能要求基礎上，盡可能對硬件系統進行簡化，降低總體成本。本文設計中使用了擅長數字信號處理、運算速度較快DSP芯片（TMS320F2812），該芯片作為CPU控制模擬量，主要是采集、計算以及保護等各種輸出和輸入功能。因這種裝置具備較高實時性，在實際運用中加設一塊單片機就能夠實現CPU負責液晶顯示、人機對話與上位機通信等各種實時性系統任務。該DSP與單片機形成了雙CPU結構，有效避免了裝置精度低、速度慢以及保護不完善等各種缺點，基恩人發揮CPU中各種結構上的并行工作以及合理分工優勢，體現出DSP芯片數字信息化、運行速度比較快等各種優勢，不僅可以滿足繼電保護所具備選擇性、速動性及可靠性要求，還能夠實現實時測量高精度。該裝置主要包括以下幾個單元：

（1）中央處理單元：這個模塊是由單片機和DSP芯片共同形成雙CPU結構，進而實現了定時、邏輯判斷、計算、采集數據、存儲等各種功能。

（2）開關量的輸入輸出單元：該模塊單元也從常開接點所取出，用來識別現場的開關狀態，需要的開關變量有真空斷路器合閘、分閘狀態等，當線路發生故障就會自動發出報警信號。

（3）交流采樣單元：主要功能是收集三相電壓、電流及零序等各種電壓電流。

（4）人機交互接口單元：對輸入定值、顯示電網的工作狀態、工作參數、故障類型及數據通訊上位機。

2.2 機械絲桿閉鎖裝置技術改造和加鎖管理應用分析

（1）原有機械絲桿閉鎖裝置的不安全因素和其它客觀因素。

①綜采工作面切巷在兩百米以上，而回采工作時配電點與設備供電距離一般都在六百米以上，造成設備多、空間狹窄和供電距離遠等各種現象。導致井下的電工偷懶，不想走路，而打電話聯系其它非專職的電鉗工人員停送電，非專職電鉗工人員因不了解供電系統，進行盲目操作從而造成誤停電或誤送電事故的發生。

②掘進工作面施工過程中出現單頭掘進兩千米以上超長距離施工情況，并在掘進過程中，出現抽探隊、掘進隊等隊伍同時用電施工，造成多個施工單位在一個掘進工作面上共用一個配電點現象，會出現因發生故障某一個單位突然停電，機電設備無法正常運轉，影響掘進生產進度。在這種情況下處理故障，因急于恢復機電設備運轉，情急之中沒能及時通知其它施工單位，導致其它用電單位受到連帶影響，電鉗工因急于掘進生產而出現盲目送電的現象。

（2）經過技術改造后的閉鎖裝置結構及工作圖（見圖1）。

（3）改進后的裝置在應用過程中的優點。

①花費少，改進簡單：只需在機械絲桿閉鎖裝置中絲桿中部打一個準6 mm的小孔，加之一把長桿金屬鎖，技術改進工作就完成了。且其推廣周期也很短，經過對井下供電管理制度進行重新編制后，只需要一至兩個星期時間的技術推廣加上現場糾偏，井下供用電單位基本就熟悉了整個新技術及其全過程管理。

②能避免非專職電鉗工誤停電或誤送電：為了避免非專職電鉗工進行操作，在綜采工作面高低壓防爆開關停送電操作過程中，需在閉鎖桿上加一把金屬鎖，鑰匙統一由專職電鉗工保管，并且只有他們才能開啟該金屬鎖。

③能避免多個單位同時在一條線路上用電當故障發生時亂送電：不管哪個用電單位出現故障的時候，只要將公用的防爆饋電開關閉鎖進行加鎖，并由處理故障的單位電鉗工隨身保管鑰匙，可避免其它用電單位由于著急生產而盲目送電的情況發生。

④具有避免處理井下電氣設備故障時不能按章停上一級饋電開關和啟動開關優點：在煤礦井下處理電氣設備故障時，只要負責人停電落鎖，鑰匙有負責人隨身保管即可。

3 結語

應當利用這種裝有閉鎖裝置的防爆門重點保護礦井口，以方便人員逃生和救援力量的快速介入。

參考文獻

[1] 許濤.煤礦高壓防爆開關欠電壓保護的分析與改進[J].山東煤炭科技，2010.

[2] 張俊麗.煤礦井下防爆開關機械絲桿閉鎖裝置防護鎖的研制[J].煤，2013.endprint

摘 要：煤炭的開采一直都是危險性較高的礦業開采工程之一，煤炭掘進過程中的爆炸事故在我們周邊頻頻發生，造成了無法挽回的生命損失。而作為防爆開關間的閉鎖，在防止掘進中的爆炸事故中起著非常關鍵的作用。本文對防爆開關間的閉鎖在煤礦掘進中的應用展開探討，供同行參考。

關鍵詞：防爆開關間 閉鎖 煤礦掘進 應用

中圖分類號：TD684 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0087-02

防爆開關間是煤礦礦井中非常重要的安全防爆裝置，而閉鎖是該裝置中最為重要的部件。雖然該項裝置在我國煤炭開采過程中的應用范圍較為廣泛，但其功能單一，整體技術水平也相對落后，已無法滿足現階段煤礦開采防爆安全的需要，因此需要進行必要的改進。

1 防爆開關間的閉鎖作用

1.1 制止火災蔓延

在煤炭掘進礦井中，并不是只有單一的一個掘進通道，而是數條甚至數十條掘進通道同時開工，這就形成了一個復雜的地下掘進網路。由于網路之間是互通的，一旦某一個掘進通道發生事故，如果不采取緊急處理措施，就會造成爆炸或者火災迅速蔓延，造成大范圍的人員傷亡，甚至會摧毀整個礦井。而防爆開關間的閉鎖，就能很好地解決事故蔓延的問題。這種閉鎖裝置是與安全控制中心相連接的，一旦安全中心通過監測網絡發現險情，就可以迅速作出反應，給臨近的防爆開關間的閉鎖裝置發出指令，使得防爆門迅速關閉，從而將火災封閉在一定的區域內，制止事故范圍進一步擴大。與此同時，為了進一步縮短反應時間，一般在閉鎖裝置上安裝了火災感應器以及內置的信息處理元件，能夠在探測到火災的第一時間內自行啟動閉鎖裝置，從而達到良好的防爆效果。

1.2 火災探測功能

煤炭自然是有一個發展的過程的，煤炭自然如果可以在自然初期可以發現的話，就可以避免了很多火災的發生，煤炭自然這一項最為重要的。空氣中CO濃度的變化，我們可以把它作為判斷煤自燃的地點與發展程度的重要參考。在防爆的開關閉鎖里設置上CO濃度檢測傳感器，加上氣象色譜儀與紅外線分析儀的相結合，并且通過束管法進行遠距離取樣，可實現對地面連續自動報警與檢測。另外利用多波段紅外輻射直接監測煤炭自燃潛伏期煤礦巷道空氣中的CO和CO2氣體的濃度，應用信息融合技術提取火災早期的過程特征信息，實現火災的極早期探測與真假火災源辨識，將火災報警時間提前到煤炭自燃潛伏期，提供足夠的救火時間，從而達成火災預警提高安全生產的目的。

1.3 便于人員逃生

利用這種帶有自動閉鎖裝置的防爆開關間，能夠在井下設計出一個逃生通道。這個通道均由這種帶有閉鎖裝置的防爆門構成，能夠在險情發生的第一時間內允許井下人員進入該通道中，并迅速與外界空間隔絕，阻止火災傷及通道內的人員。同時在逃生通道中還能設置防爆隔間，在逃生通道被炸毀的情況下允許人員避難，且內部應儲存有常用的藥品和水，并具備良好的通風條件。

2 對現階段爆開關間閉鎖的技術改造分析

2.1 安裝煤礦井下高壓防爆開關及其閉鎖裝置的綜合保護器

在設計開關保護器上，硬件電路主要是保證電網正常工作，直接影響著保護器運行的連續性、可靠性與安全性。因此對硬件電路進行設計時，應該將實用化確定為最終目標。設計要以如下幾點作為主要原則：第一，努力提升可靠性和準確性；第二，便于調試、安裝、維護、運行；第三，滿足性能要求基礎上，盡可能對硬件系統進行簡化，降低總體成本。本文設計中使用了擅長數字信號處理、運算速度較快DSP芯片（TMS320F2812），該芯片作為CPU控制模擬量，主要是采集、計算以及保護等各種輸出和輸入功能。因這種裝置具備較高實時性，在實際運用中加設一塊單片機就能夠實現CPU負責液晶顯示、人機對話與上位機通信等各種實時性系統任務。該DSP與單片機形成了雙CPU結構，有效避免了裝置精度低、速度慢以及保護不完善等各種缺點，基恩人發揮CPU中各種結構上的并行工作以及合理分工優勢，體現出DSP芯片數字信息化、運行速度比較快等各種優勢，不僅可以滿足繼電保護所具備選擇性、速動性及可靠性要求，還能夠實現實時測量高精度。該裝置主要包括以下幾個單元：

（1）中央處理單元：這個模塊是由單片機和DSP芯片共同形成雙CPU結構，進而實現了定時、邏輯判斷、計算、采集數據、存儲等各種功能。

（2）開關量的輸入輸出單元：該模塊單元也從常開接點所取出，用來識別現場的開關狀態，需要的開關變量有真空斷路器合閘、分閘狀態等，當線路發生故障就會自動發出報警信號。

（3）交流采樣單元：主要功能是收集三相電壓、電流及零序等各種電壓電流。

（4）人機交互接口單元：對輸入定值、顯示電網的工作狀態、工作參數、故障類型及數據通訊上位機。

2.2 機械絲桿閉鎖裝置技術改造和加鎖管理應用分析

（1）原有機械絲桿閉鎖裝置的不安全因素和其它客觀因素。

①綜采工作面切巷在兩百米以上，而回采工作時配電點與設備供電距離一般都在六百米以上，造成設備多、空間狹窄和供電距離遠等各種現象。導致井下的電工偷懶，不想走路，而打電話聯系其它非專職的電鉗工人員停送電，非專職電鉗工人員因不了解供電系統，進行盲目操作從而造成誤停電或誤送電事故的發生。

②掘進工作面施工過程中出現單頭掘進兩千米以上超長距離施工情況，并在掘進過程中，出現抽探隊、掘進隊等隊伍同時用電施工，造成多個施工單位在一個掘進工作面上共用一個配電點現象，會出現因發生故障某一個單位突然停電，機電設備無法正常運轉，影響掘進生產進度。在這種情況下處理故障，因急于恢復機電設備運轉，情急之中沒能及時通知其它施工單位，導致其它用電單位受到連帶影響，電鉗工因急于掘進生產而出現盲目送電的現象。

（2）經過技術改造后的閉鎖裝置結構及工作圖（見圖1）。

（3）改進后的裝置在應用過程中的優點。

①花費少，改進簡單：只需在機械絲桿閉鎖裝置中絲桿中部打一個準6 mm的小孔，加之一把長桿金屬鎖，技術改進工作就完成了。且其推廣周期也很短，經過對井下供電管理制度進行重新編制后，只需要一至兩個星期時間的技術推廣加上現場糾偏，井下供用電單位基本就熟悉了整個新技術及其全過程管理。

②能避免非專職電鉗工誤停電或誤送電：為了避免非專職電鉗工進行操作，在綜采工作面高低壓防爆開關停送電操作過程中，需在閉鎖桿上加一把金屬鎖，鑰匙統一由專職電鉗工保管，并且只有他們才能開啟該金屬鎖。

③能避免多個單位同時在一條線路上用電當故障發生時亂送電：不管哪個用電單位出現故障的時候，只要將公用的防爆饋電開關閉鎖進行加鎖，并由處理故障的單位電鉗工隨身保管鑰匙，可避免其它用電單位由于著急生產而盲目送電的情況發生。

④具有避免處理井下電氣設備故障時不能按章停上一級饋電開關和啟動開關優點：在煤礦井下處理電氣設備故障時，只要負責人停電落鎖，鑰匙有負責人隨身保管即可。

3 結語

應當利用這種裝有閉鎖裝置的防爆門重點保護礦井口，以方便人員逃生和救援力量的快速介入。

參考文獻

[1] 許濤.煤礦高壓防爆開關欠電壓保護的分析與改進[J].山東煤炭科技，2010.

[2] 張俊麗.煤礦井下防爆開關機械絲桿閉鎖裝置防護鎖的研制[J].煤，2013.endprint