煤礦瓦斯抽放站防雷設計

摘要：文章介紹了關于煤礦瓦斯抽放站防雷相關規程規范的規定，確定了瓦斯抽放站防雷的類型。依據相關規范技術標準，舉例進行瓦斯抽放站及放空管的防雷設計，并闡述了關于煤礦瓦斯抽放站防雷設計的觀點，確保煤礦瓦斯抽放站的安全運行。

關鍵詞：煤礦開采；瓦斯抽放站；放空管；防雷設計；防雷電裝置 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD712 文章編號：1009-2374（2016）01-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.076

1 關于煤礦瓦斯抽放站防雷的相關要求

第一，《煤礦安全規程》第146條規定地面瓦斯抽放泵房必須用不燃性材料建筑并必須有防雷電裝置。

第二，《煤炭工業小型礦井設計規范》第11.6條：煤礦地面防雷建（構）筑物的等級應符合下列規定：第一類：地面爆炸材料庫；第二類：瓦斯抽放站、汽油庫；第三類：預計雷擊次數大于或等于0.06次/a的建筑物、高度在15m及以上的井架、煙囪、水塔等孤立高聳建（構）筑物。

第三，《建筑物防雷設計規范》（GB 50057-2010）第4.2條第一類防雷建筑物的防雷措施規定，排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管等的管口外的一下空間應處在接閃器的保護范圍內：（1）當有管帽時應按表4.2.1的規定確定；（2）當無管帽時，應為管口上方半徑5m的半球體；（3）接閃器與雷閃的接觸點應在上述空間之外。

根據以上相關規范得出：（1）瓦斯抽放泵站應按照二類防雷建筑物防雷；（2）瓦斯放空管應按照一類建筑物的排放爆炸危險氣體放散管進行防雷。

2 現場勘查

該瓦斯抽放泵站位于某礦南風井工業廣場西南角，廣場內有壓風機房、制冷車間、鍋爐房、辦公樓、通風機房等廠房，緊鄰泵站設有瓦斯發電站，瓦斯發電站正在建設中。

該瓦斯抽放泵站外有2個冷卻塔和1根放空管，放空管（有管帽）高度為11.5m。瓦斯泵房設計房脊高度為8m，房檐為6m，為鋼架屋面磚混結構。管道間和配電室為現澆鋼筋混凝土屋面，磚混結構，屋面高度為3.9m。瓦斯抽放泵站平面布置示意圖如圖1所示：

圖1 瓦斯抽放泵站平面布置示意圖

3 設計內容

根據《建筑物防雷設計規范》（GB 50057-2010）內規定，第二類防雷建筑物的防雷措施：（1）防止雷擊措施；（2）防雷電感應措施；（3）防雷電波入侵。

4 具體防雷設計

4.1 防止雷擊設計

瓦斯抽放泵站的鋼架屋面，利用0.6mm厚的壓型鋼板（熱鍍鋅鋼板）做接閃帶。瓦斯抽放泵站的鋼筋混凝土屋面，在屋面上利用Φ10圓鋼作網格為6.5m×10m的接閃帶。瓦斯抽放泵的主廠房利用鋼筋混凝土支柱內的至少兩根Φ16以上的主鋼筋作為防雷引下線，而瓦斯抽放泵的配電室和管道間的引下線則選用Φ12圓鋼暗鋪設的專用引下線，引下線的間距不得大于15m。每條引下線的沖擊接地電阻不得大于10Ω。利用鋼筋混凝土基礎的鋼筋和地梁內的鋼筋利用40×4的扁鋼做成環形接地體。接閃帶、引下線和接地體三者之間必須形成良好的電氣通路。瓦斯抽放站建筑物的防雷接地采用共用接地裝置，其接地電阻不大于1Ω。

另外，考慮到整個建筑物不被雷擊，可以分成兩部分防雷，分別為主廠房和管道間及配電室。主廠房的防雷措施是在主廠房的兩側設置GFW型單根避雷線，高度為20m。根據《建筑物防雷設計規范》得出：在8m高的保護寬度，bx===11.8m，所以主廠房在避雷線的保護范圍內。管道間及配電室的防雷措施是在廠房的一側設置單根避雷塔，高度為30m。根據《建筑物防雷設計規范》得出：在4m高的保護范圍，rx===23.88m，所以管道間及配電室在避雷塔的保護范圍內。避雷線和避雷塔必須單獨設置接地裝置。避雷線和避雷塔的布置圖如圖2所示：

圖2 避雷線和避雷塔的布置圖

瓦斯抽放站放空管的防雷按第一類建筑物防雷，在放空管左右兩側3.5m分別設置高度為30m的避雷塔。避雷塔的保護范圍為放空管上方2.5m，距管口處水平距離5m。放空管的保護范圍：

在11.5+2.5m高度的保護半徑：

rx===4.62m

4.62>3.5m合格。

在11m高度的保護半徑：

rx===6.38m

6.38>5m合格，另一側靠另一針保護。

在11.5m高度OC、OD的保護長度：

OC=OD===5.33>5m合格，所以放空管完全在兩支避雷塔的保護范圍內。

圖3 放空管的保護范圍示意圖

4.2 防雷電感應設計

（1）瓦斯抽放站內的設備、各類金屬管道、電纜金屬外皮、鋼屋架等主要金屬物體，就近連接到共用接地裝置上；（2）瓦斯抽放站內平行敷設的瓦斯抽放管、冷卻水管、鋼架等各類較長金屬物體，其凈間距小于100mm的應選用銅跨接線跨接，跨接點的間距不大于30m。較長金屬物體敷設交叉時，交叉凈間距小于100mm的，交叉處也應選用銅跨接線跨接。各類金屬管道的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的連接使用螺栓連接，當連接處的過渡電阻大于0.03Ω時應選用銅跨接線跨接；（3）瓦斯抽放站防雷電感應的接地與電氣設備的接地共用接地裝置，其接地總電阻不大于1Ω。防雷電感應的接地裝置與架空避雷線或獨立避雷塔的接地裝置之間的間隔距離應不小于5m。瓦斯抽放站建筑物的金屬體，建筑物內系統金屬裝置，進出建筑物的金屬管線等物體應與建筑物的防雷裝置做防雷等電位連接。等電位連接的接地干線與接地裝置的連接不得少于兩處。

4.3 防雷電波入侵設計

（1）高低壓電纜進入泵房內時，應選用金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地進入，埋地長度不得小于21m；（2）監測監控系統的室外金屬導線全部采用有屏蔽層的電線，兩端的屏蔽層、鋼絞線、入戶鋼管等應進行等電位連接到進戶處的終端箱上，終端箱內安裝D1類高能量試驗類型的電涌保護器；（3）距離瓦斯抽放站100m內的各類金屬管道，每隔25m左右應接地一次，接地點的沖擊接地電阻不大于30Ω，并利用金屬支架作為引下線，鋼筋混凝土基礎作為接地裝置，鋼管、引下線、接地裝置三者之間要形成電氣通路。

進出瓦斯抽放站的各類金屬管道應做等電位連接，并與共用的接地裝置可靠連接。

5 結語

煤礦瓦斯抽放站及放空管的防雷應該采取有效的措施和系統的分析，對于建筑物的結構必須有嚴格要求，這樣才能保證瓦斯抽放站的安全運行。建筑物防雷設計規范直接決定了瓦斯抽放站及放空管的高度。經過計算總結出瓦斯抽放站的高度不宜超過8m，放空管的高度不宜超過12m。

參考文獻

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[4] 朱新民，王瑞，等.煤礦瓦斯抽放站防雷設計方案

[J].山西氣象，2009，（3）.

[5] 國家安全生產監督管理總局.煤礦瓦斯往復式內燃機發電站安全要求[S].2010.

作者簡介：齊晨曦（1981-），男，遼寧沈陽人，供職于沈陽煤業集團工程設計有限公司，中級職稱。

（責任編輯：蔣建華）