煤礦井下電氣設備防爆性探討

摘 要：煤礦是推進中國經濟發展的主要資源之一，是現階段不可替代的能源，而礦井爆炸事故一直是開采煤礦的重要隱患，礦井爆炸原因主要有爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自然等，電氣設備防爆一直是一個重要課題，電氣在不規范的情況下操作和暴露外殼下產生的火花極易引起爆炸，造成人員傷亡，本文從防爆途徑、正確規范地使用與維護入手，探討煤礦井下電氣設備防爆工作。

關鍵詞：煤礦;井下;電氣設備;防爆

近年來，我國煤礦多次發生井下事故，傷亡人數超過全國重大事故傷亡人數的一半。煤礦井下有瓦斯、煤塵，為了防止瓦斯、煤塵發生爆炸，一方面要限制它們在空氣中含量，另一方面要杜絕一切能夠點燃礦井瓦斯、煤塵的點火源和危險溫度。井下電氣設備正常運行和故障狀態下都有可能出現電火花、電孤、熱表面和灼熱顆粒等，它們都具有一定能量，極易成為點燃礦井瓦斯、煤塵的點火源和熱源，因此，煤礦井下使用的各類型電氣設備必須具有防爆性能，且必須符合國家標準“GB3836一2000”，否則判為失爆，如果電氣設備失爆，設備內部發生爆炸產生火焰或電弧會傳到防爆殼外，并且與井可燃可爆性混合氣體接觸，從而引起礦井火災及瓦斯或煤塵爆炸，造成重大惡性事故。

1 礦井下防爆電氣設備的防爆途徑

1.1 強大的機器和先進的技術

想要使用功能強大的機器和先進技術來增強煤礦開采能力，并最終提高瓦斯排放量，需要提高煤礦自動安全控制的標準。目前自動化煤礦安全控制系統可維護礦井空氣和機械監控，通過面板向操作員顯示數據交換以及數據處理、顯示和存儲。盡管在正常模式下運行時效率足夠高，但這些系統在警報條件下會發生故障?，F代的礦山檢查傳感器具有自給自足的電源，但是在發生事故時，傳感器，儀器和通訊（包括電纜）會損壞。因此，事故發生后無法完全重建。通常，事故是根據事故的結果進行研究的，并不能得出可靠的結論。在瓦斯、煤塵和巖爆危險煤礦中，客觀的緊急通知和事后控制是高度優先的工作。中國成千上萬的礦工每年因空氣和甲烷混合物爆炸而喪命。應急和急后控制系統涵蓋了礦山的工作環境和電氣設備的運行，其設計是按照圖像和相似飛機原理“黑匣子”設計的，可以降低煤礦的事故發生率。應急和急后控制系統的主要目的是在事故發生之前，發生之時和之后（這一點非常重要）來采集、記錄和存儲有關礦山技術領域參數的數據。

在正常情況下，事故前、事故中和事故后操作中，連續檢查和記錄電氣設備性能和礦山工作環境中異常狀態的參數和特征;在緊急情況下以自持式操作模式長期存儲數據;在事故發生前、事故發生后的情況下高速運行;內置的起動器，用于傳輸電氣設備的當前狀態變量;變電站內的低壓網絡，用于在正常和緊急情況下將數據傳輸到應急和急后控制系統的中央單元（1）;在電源中斷的情況下自動切換到備用電池電源，并在標準操作條件下增加充電;在可能的沖擊波傳播的范圍內，在應急和急后控制系統的中央控制單元的外殼表面上分配傳感器，以通過壓力、聲音和光參數可靠地確定沖擊波前沿的方向;遠程數據讀出;如果可能的話，將傳感器內置在中央控制單元的防爆外殼中;將應急和急后控制系統的中央控制單元布置在最危險的礦場、工作面與通風和運輸漂移的交界處;“信標”用于在緊急情況后將中央控制單元埋在坍塌的煤中。帶有中央控制單元的應急和急后控制系統，內置在防爆起動器應急和急后控制系統中的設施電源控制單元，控制礦井空氣傳感器以及低壓配電網中的數據傳輸。礦山爆炸的原因通常是超標的甲烷濃度和甲烷源頭的存在，包括有缺陷的電氣設備，或在不遵守操作規定的情況下，在開著外殼的情況下運行電氣設備而產生火花。

1.2煤礦井下的電氣設備需安裝防爆外殼并增安

煤礦井下的電氣設備若無防爆外殼，當電氣被違規操作或者發生故障出現火花時，由于煤礦井下高濃度的甲烷含量，極易引起爆炸（2， 3），并且整臺機器連帶著與其連接的其他電氣設備也會爆炸，造成人員傷亡，如果安裝了防爆設備，當電氣發生故障產生火花時，這臺機器只會在防爆設備內部爆炸，而不會引起周圍電氣爆炸（4）。

對于一些需要特殊保護設施的電氣設備，例如變壓器和發動機，必須通過電氣增安提高絕緣強度，增大電氣之間間隙，來減少爆炸事故發生的可能性，保障人員安全。

1.3降低電路參數，爆炸前超前切斷電源

不管是電路的電壓還是電流，都要降至最低，以保障外漏的火花、電弧等不足以引起瓦斯爆炸。在爆炸前如果能及時地切斷電源，那么就不會引起爆炸，提高工作人員安全意識及自救措施，在發生危險時及時切斷電源，可有效防止電氣爆炸。

2 礦井下的設備管理及維護

2.1 電氣設備防爆性能需達標

在煤礦井下工作的電氣設備防爆性能需符合標準，如果電氣設備不達標，由于煤礦井下環境條件惡劣，極易引起電氣產生火花，引起爆炸事故。

2.2 及時修理故障電氣設備，杜絕電氣設備在故障中工作

當電氣設備產生故障時，應及時維修，從源頭查找故障原因，杜絕發生危險的可能。

2.3 對電氣設備定期維護，不隨意損壞、拆卸電氣設備

電氣設備在施用過程中應及時維護，嚴格執行檢修工作，非專業人員不得隨意拆卸電氣設備。由于井下電氣設備使用頻率高，井下環境惡劣，在礦井下工作的電氣設備必須及時、認真維修，不敢有絲毫怠慢和松懈（3）。

3 結語

由于煤礦井下工作環境特殊， 不僅空間狹小、人員龐雜， 而且環境惡劣， 有大量瓦斯和煤塵漂浮， 加上空氣潮濕， 容易引發爆炸。因此， 為了降低人員傷亡和經濟損失， 必須加強對電子設備的防爆管理， 才能杜絕電氣設備引發的爆炸，保障人員安全。

參考文獻：

[1]Mei L， Chen J， Xiong W， Zhang P， Wu D. 2008. VRLane： a desktop virtual safety management program for underground coal mine. International Society for Optics and Photonics.

[2]閆曉婷.煤礦井下電氣設備防爆殼體結構探討[J].工程技術研究，2020（5）：133-134.

[3]王木.煤礦井下電氣設備防爆管理策略[J].當代化工研究2019：164-165.

[4]陶善新.煤礦井下電氣設備防爆探討[J].技術與市場，2015（22）：137+139.

作者簡介：

王曉峰（1971-），男，漢族，大專學歷，山西介休義棠煤業公司，研究方向：搞好煤礦井下設備維修管理。

（山西介休義棠煤業公司，山西 介休 032000）