煤矿井下电气设备防爆性探讨

摘 要：煤矿是推进中国经济发展的主要资源之一，是现阶段不可替代的能源，而矿井爆炸事故一直是开采煤矿的重要隐患，矿井爆炸原因主要有爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自然等，电气设备防爆一直是一个重要课题，电气在不规范的情况下操作和暴露外壳下产生的火花极易引起爆炸，造成人员伤亡，本文从防爆途径、正确规范地使用与维护入手，探讨煤矿井下电气设备防爆工作。

关键词：煤矿;井下;电气设备;防爆

近年来，我国煤矿多次发生井下事故，伤亡人数超过全国重大事故伤亡人数的一半。煤矿井下有瓦斯、煤尘，为了防止瓦斯、煤尘发生爆炸，一方面要限制它们在空气中含量，另一方面要杜绝一切能够点燃矿井瓦斯、煤尘的点火源和危险温度。井下电气设备正常运行和故障状态下都有可能出现电火花、电孤、热表面和灼热颗粒等，它们都具有一定能量，极易成为点燃矿井瓦斯、煤尘的点火源和热源，因此，煤矿井下使用的各类型电气设备必须具有防爆性能，且必须符合国家标准“GB3836一2000”，否则判为失爆，如果电气设备失爆，设备内部发生爆炸产生火焰或电弧会传到防爆壳外，并且与井可燃可爆性混合气体接触，从而引起矿井火灾及瓦斯或煤尘爆炸，造成重大恶性事故。

1 矿井下防爆电气设备的防爆途径

1.1 强大的机器和先进的技术

想要使用功能强大的机器和先进技术来增强煤矿开采能力，并最终提高瓦斯排放量，需要提高煤矿自动安全控制的标准。目前自动化煤矿安全控制系统可维护矿井空气和机械监控，通过面板向操作员显示数据交换以及数据处理、显示和存储。尽管在正常模式下运行时效率足够高，但这些系统在警报条件下会发生故障。现代的矿山检查传感器具有自给自足的电源，但是在发生事故时，传感器，仪器和通讯（包括电缆）会损坏。因此，事故发生后无法完全重建。通常，事故是根据事故的结果进行研究的，并不能得出可靠的结论。在瓦斯、煤尘和岩爆危险煤矿中，客观的紧急通知和事后控制是高度优先的工作。中国成千上万的矿工每年因空气和甲烷混合物爆炸而丧命。应急和急后控制系统涵盖了矿山的工作环境和电气设备的运行，其设计是按照图像和相似飞机原理“黑匣子”设计的，可以降低煤矿的事故发生率。应急和急后控制系统的主要目的是在事故发生之前，发生之时和之后（这一点非常重要）来采集、记录和存储有关矿山技术领域参数的数据。

在正常情况下，事故前、事故中和事故后操作中，连续检查和记录电气设备性能和矿山工作环境中异常状态的参数和特征;在紧急情况下以自持式操作模式长期存储数据;在事故发生前、事故发生后的情况下高速运行;内置的起动器，用于传输电气设备的当前状态变量;变电站内的低压网络，用于在正常和紧急情况下将数据传输到应急和急后控制系统的中央单元（1）;在电源中断的情况下自动切换到备用电池电源，并在标准操作条件下增加充电;在可能的冲击波传播的范围内，在应急和急后控制系统的中央控制单元的外壳表面上分配传感器，以通过压力、声音和光参数可靠地确定冲击波前沿的方向;远程数据读出;如果可能的话，将传感器内置在中央控制单元的防爆外壳中;将应急和急后控制系统的中央控制单元布置在最危险的矿场、工作面与通风和运输漂移的交界处;“信标”用于在紧急情况后将中央控制单元埋在坍塌的煤中。带有中央控制单元的应急和急后控制系统，内置在防爆起动器应急和急后控制系统中的设施电源控制单元，控制矿井空气传感器以及低压配电网中的数据传输。矿山爆炸的原因通常是超标的甲烷浓度和甲烷源头的存在，包括有缺陷的电气设备，或在不遵守操作规定的情况下，在开着外壳的情况下运行电气设备而产生火花。

1.2煤矿井下的电气设备需安装防爆外壳并增安

煤矿井下的电气设备若无防爆外壳，当电气被违规操作或者发生故障出现火花时，由于煤矿井下高浓度的甲烷含量，极易引起爆炸（2， 3），并且整台机器连带着与其连接的其他电气设备也会爆炸，造成人员伤亡，如果安装了防爆设备，当电气发生故障产生火花时，这台机器只会在防爆设备内部爆炸，而不会引起周围电气爆炸（4）。

对于一些需要特殊保护设施的电气设备，例如变压器和发动机，必须通过电气增安提高绝缘强度，增大电气之间间隙，来减少爆炸事故发生的可能性，保障人员安全。

1.3降低电路参数，爆炸前超前切断电源

不管是电路的电压还是电流，都要降至最低，以保障外漏的火花、电弧等不足以引起瓦斯爆炸。在爆炸前如果能及时地切断电源，那么就不会引起爆炸，提高工作人员安全意识及自救措施，在发生危险时及时切断电源，可有效防止电气爆炸。

2 矿井下的设备管理及维护

2.1 电气设备防爆性能需達标

在煤矿井下工作的电气设备防爆性能需符合标准，如果电气设备不达标，由于煤矿井下环境条件恶劣，极易引起电气产生火花，引起爆炸事故。

2.2 及时修理故障电气设备，杜绝电气设备在故障中工作

当电气设备产生故障时，应及时维修，从源头查找故障原因，杜绝发生危险的可能。

2.3 对电气设备定期维护，不随意损坏、拆卸电气设备

电气设备在施用过程中应及时维护，严格执行检修工作，非专业人员不得随意拆卸电气设备。由于井下电气设备使用频率高，井下环境恶劣，在矿井下工作的电气设备必须及时、认真维修，不敢有丝毫怠慢和松懈（3）。

3 结语

由于煤矿井下工作环境特殊， 不仅空间狭小、人员庞杂， 而且环境恶劣， 有大量瓦斯和煤尘漂浮， 加上空气潮湿， 容易引发爆炸。因此， 为了降低人员伤亡和经济损失， 必须加强对电子设备的防爆管理， 才能杜绝电气设备引发的爆炸，保障人员安全。

参考文献：

[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]闫晓婷.煤矿井下电气设备防爆壳体结构探讨[J].工程技术研究，2020（5）：133-134.

[3]王木.煤矿井下电气设备防爆管理策略[J].当代化工研究2019：164-165.

[4]陶善新.煤矿井下电气设备防爆探讨[J].技术与市场，2015（22）：137+139.

作者简介：

王晓峰（1971-），男，汉族，大专学历，山西介休义棠煤业公司，研究方向：搞好煤矿井下设备维修管理。

（山西介休义棠煤业公司，山西 介休 032000）