提高煤礦供電安全可靠性的探討

莊永順 張曉宇

（山西魯能河曲電煤開發有限責任公司 上榆泉煤礦，山西 忻州 036504）

煤礦是我國重要的礦產資源，不僅對我國經濟的發展起著至關重要的作用，還是工業生產中必不可缺的重要能源。由于煤礦大多深埋地下，這就需要礦工深入到地底進行煤礦的挖掘，礦井自身具有一定的封閉性，雖然有排風口，但是依舊存在較大的作業隱患,尤其是在供電系統方面。煤礦的開采需要完善的煤礦供電系統，為礦工的地下作業提供照明條件,然而井下作業的方式，存在較多的易燃易爆的氣體，極易發生礦井事故。

一、煤礦供電系統的作用和要求

煤礦中的供電系統主要的作用有幾個方面:首先是要用于通風,以避免由于煤礦粉塵導致環境污染以及地下礦井缺氧等問題,另外需要關注的一點是,如果地下礦井超過10分鐘沒有進行通風,就極易引起粉塵爆炸,這也是供電系統需要保證礦井下通風狀況良好的一大原因之一;其次需要用于運輸,這種運輸主要包括煤礦資源和使用的開采工具設備的運輸兩個方面;另外也需要用于排水設備的供電、照明等工作,這些都需要電力系統的維持。這就導致了煤礦的供電系統有著很高的要求,在進行供電運輸時,不僅需要能夠用于應急處理的兩套供電系統,更要求供電的系統擁有能夠滿足礦井內諸多設備的負載要求。另外,兩套供電系統中,不能出現太大的差別,絕不可以出現副供電系統無法承擔礦井下所有機械設備的負荷能力的情況,這是由于這種狀況有可能導致礦井下短路出現火花,而在充滿煤炭粉塵的礦井下出現火花,會直接導致出現火災甚至爆炸,從而出現極為嚴重的安全事故。

二、煤礦供電系統的現狀分析

（一）對供電電源的不合理使用

煤礦的日常生產作業活動需要大量的設備做為基礎的保障，常用的設備，如立井提升機、通風機、主排水泵等機械設備都屬于一類負荷，這對于煤礦的供電系統的穩定性、安全性有著較高的要求。一般情況下，在礦井中會設置雙回路的電源線，這樣一旦某一線路出現故障，另一路可以承擔全部的負荷，保證礦井供電的穩定性。國家針對礦井的供電系統也有著法律方面的明確規定，要求礦井中應該具有兩個或者兩個以上的來自不同電網的電源線，以此來保證煤礦生產設備的有效運轉。但是在實際的煤礦生產活動中，存在許多的企業對于礦井的開采，并沒有嚴格按照國家的規定進行電路的設置，還有一部分礦區自備發電機，雖然也是采用兩回路的電源，但是由于處于同一的變電站，一旦變電站出故障，兩個線路回路將同時失效，無法保證礦井供電的穩定性。

（二）主變壓器容量不足

目前井下的負荷容量遠遠大于供電系統所設計的容量，從而使得主變壓器長期處于一個低效的運行，不但降低了供電系統的可靠性，還降低了供電質量。并且隨著長期這種負荷的運行，也很容易使得變壓器出現邊緣老化、供電電纜發熱等問題，引發煤礦爆炸的現象，不但威脅著礦工的生命，還給煤炭開采業帶來巨大的經濟損失，還影響著煤炭企業的社會聲譽。

（三）諧波的干擾

礦井地下作業運用到的大型設備，例如主井提升系統，其在復雜的地下環境中，受到環境的影響，這些大型機電設備會產生諧波，而這些諧波會與電網產生電磁波的相互干擾作用，這就容易導致電網系統的不穩定性，進而影響到設備的正常使用。針對于礦井存在的諧波干擾，變頻技術已經開始運用到礦井的供電系統之中，以此來減少諧波帶來的干擾。

（四）人為操作失誤導致

人為因素也是影響到供電系統安全的重要因素之一，由于操作人員的安全意識以及專業技能較低，未嚴格按照礦井地下作業的規章制度以及機械設備的正常操作流程進行操作，這種違規操作的行為，存在極大的安全隱患，容易導致因為人為操作失誤出現觸電或者產生火花進而引發爆炸等嚴重的后果。

（五）煤礦礦井供電系統監測系統水平較低

目前有很多煤礦企業由于技術水平和資金能力的有限，為供電系統配備的監測系統水平比較低，無法實時地在線監測井下供電情況，因此使得井下供電系統的數據信息無法及時地反饋到地面。并且也會使得電力調度人員無法在第一時間了解井下供電系統的運行狀況，也無法就即將發生的安全隱患及時地做出補救，由此導致事故的發生，不但威脅著礦工的生命，還給煤礦開采企業帶來經濟上的損失。

三、提高煤礦供電安全可靠性的對策

（一）構建合理的煤礦井下供電結構

構建可靠、合理的煤炭井下供電結構是保障煤炭作業人員安全最根本的方法。根據煤炭的供電電源，提出了以下多種方案：1.為了確保煤炭供電系統的穩定性和安全性，地下井礦應設有2組電源，同時電源應來自不同的變電站或者屬于同一變電站的不同主線，以此來保障在一條線路上出現故障時，另一條線路可以正常供電2.地下礦井的電源電路總線上不能再增加任何分支電路。3.地下礦井主通道一定要通風，而且還要完善供電段的排水系統。對于環境較差的煤炭礦井，還要安裝一定數量的備用電源。當然，還要保障備用電源在使用過程中電流的持續供應。4.為了保障礦井區的供電安全，要在礦井區安裝避雷設備且做好保護措施，并對安裝的設備進行定期維護。

（二）煤炭電氣設備的安全保障措施

1.外觀檢查。煤炭工作人員通過觀察就能發現的問題有以下幾個：①由工作人員的經驗判斷設備的外部是否有破損，是否有灰塵、水漬、油污以及設備的腐蝕情況。②設備外露零部件銜接點有無變色現象。當出現此類情況時，要重點排查設備的散熱、升溫情況以及零部件之間的銜接情況，比如是否存在接觸不良的情況。③對于電路，要重點檢查電壓、三相電流的平衡交互情況，顯示儀表電源的指示與電壓的變化情況。如果儀表指示較大，說明設備有軸承磨損、超負荷運載的情況；如果儀表指針處于靜止狀態，說明設備很有可能存在電壓較低、斷電、轉距偏小、負荷較大等情況。2.使用聽覺判斷。作為一名經驗豐富的設備維修人員，通過聲音判斷設備的運轉情況是非常便捷的維護方式。維修人員可以借助聽診棒聽設備運轉時發出的聲音，然后判定故障的原因。當聽到機械設備之間的摩擦聲、軸承的磨損聲、運轉噪聲過大等情況時，就可以判定故障的分類情況。一般情況下，故障主要分為以下2類：①電路方面。引起噪聲的原因主要是單向運轉、擊穿、繞組短路、電壓不平衡、加速性能受阻等。②機械設備方面。引起噪聲的原因是銜接螺絲松動、設備不平衡、軸承運轉不靈活、聯動軸的連接錯誤等。無論是出現第一類噪聲問題，還是出現第二類噪聲問題，都應該在第一時間予以處理。3.用嗅覺發現問題。在定期維護設備的過程中，工作人員通過鼻子聞能發現機械設備的焦糊味、油煙等，究其原因有潤滑油缺少、設備過熱、軸承磨損、繞組燒毀或擊穿等。同時，對于經驗豐富的維護人員來說，可以通過異味的程度判定設備的破損程度。4.接觸電動機的外表面。通過接觸設備的外表面可以直接感受到設備的溫度以及震動情況。如果溫度過高，則說明設備的散熱功能出現異常，進行缺相運轉、設備啟動異常、零件有卡住的現象等。當然，受主觀條件的限制，有時人們的實際感覺并不完全與設備外殼表面的溫度相一致。因此，在實際的設備維修過程中，要科學地應用此方法，并作必要的比對。

（三）煤炭開采電氣設備的防爆措施

井下電氣設備內部發生瓦斯爆炸時，產生的壓力不足以沖破外殼，同時縫隙中逃逸出的火焰會因為外表面的冷卻效應而快速冷卻下來，從而使得火焰很難觸及外殼以外的煤塵及瓦斯，從而使得爆炸的危險程度降到最低。使用安全電路，在煤炭井下安裝的電路要同時滿足通訊、信號、遙控自動化及測量系統的工作。當井下出現突發情況時，要使得供電線路自動切斷電源，從而保護礦井下使用的各種大型設備。

（四）供電設備的實時運營情況及日常保養

1.實時監控設備的運行情況。在設備的運行過程中，要及時監控設備的運轉情況，從而及時發現設備出現的問題并予以解決。同時，設備維修人員要有豐富的設備理論知識，對各個零部件的組裝和使用情況要非常的了解，從而更好地判斷設備各個零部件是否存在磨損、腐蝕、掉漆、水漬侵蝕、污垢黏連等情況。另外，還要重點排查電路情況，盡量將故障損失降到最低。2.要做好供電設備的日常保養和維護。在設備的日常運轉過程中，要定期進行設備的保養和維護，從而避免因非人為原因而造成意外事故。這樣做還能夠有效延長設備的使用壽命，從而在一定程度上提高設備的工作效率。當然，在設備的運轉過程中，要及時清理外表面的灰塵、油污，還要盡量避免設備的長時間高速運轉，對于不經常使用的設備，要使其處于休眠或斷電的狀態。

（五）提高煤礦供電系統的可靠性

當供電系統處于低壓狀態時，要選擇分級以及部分斷電的技術，從而確保煤礦井下供電設備的正常供電，同時也為在煤礦開采過程中使用的設備提供足夠的供電量，以此來構建完善的供電系統，進而防止因違規操作而導致漏電情況的發生。

總之，在煤礦這一特殊的環境中,供電系統本身非常重要,卻往往由于過于復雜的供電環境和礦井下的特殊之處,而導致供電系統的安全性和可靠性很難得到保障。本研究根據煤礦供電系統的要求,分析煤礦供電過程中具有的超載運行情況、管理不安全狀態、供電電源不合理等問題,為提高煤礦供電安全可靠性,通過采取保護措施、加強物料人員管理、完善供電結構,同時也可以引進能夠保障煤礦供電安全的新設備,強化供電系統的可靠性,為保證煤礦礦井工作的安全提供可靠的保障。