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摘要:煤礦井下電氣設(shè)備失爆不僅影響井下電氣設(shè)備正常運(yùn)行，而且極其容易引起瓦斯、粉塵爆炸等安全事故，給煤礦安全高效生產(chǎn)帶來(lái)較大影響。分析電氣設(shè)備失爆問(wèn)題，并總結(jié)電氣設(shè)備常見(jiàn)失爆位置、失爆原因，對(duì)制定防范措施具有顯著指導(dǎo)作用。文中就以西北地區(qū)某礦為工程背景，結(jié)合以往研究成果，總結(jié)電氣設(shè)備失爆原因，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況提出以強(qiáng)化管理、維護(hù)及檢測(cè)為核心的防范措施?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，井下電氣設(shè)備失爆率由16%降低至2%以內(nèi)。

關(guān)鍵詞:煤礦生產(chǎn);電氣設(shè)備;失爆;防范措施;生產(chǎn)安全

瓦斯爆炸、粉塵爆炸等會(huì)給煤礦井下生產(chǎn)帶來(lái)較大威脅。瓦斯及粉塵爆炸條件之一為井下存在熱源，而井下電氣設(shè)備失爆會(huì)引起電火花，成為瓦斯及粉塵爆炸的主要誘因［1－2］。近年來(lái)，煤礦出現(xiàn)多起瓦斯爆炸事故，多與電氣設(shè)備失爆有關(guān)。如東北某煤礦井下出現(xiàn)瓦斯爆炸事故，導(dǎo)致多人傷亡，事后分析爆炸原因主要是電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)處于虛插失爆狀態(tài)，作業(yè)人員誤操作，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)內(nèi)出現(xiàn)高壓電弧;安徽某礦出現(xiàn)瓦斯爆炸，導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，分析主要是由于電氣設(shè)備啟動(dòng)器接線盒內(nèi)接線端子出現(xiàn)短路，異常放電產(chǎn)生電火花;河南某礦出現(xiàn)瓦斯爆炸事故，分析原因是井下架線電機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高溫火花遇高濃度瓦斯［3－8］。上述慘痛教訓(xùn)說(shuō)明，正常使用井下電氣設(shè)備、嚴(yán)格檢查并避免電氣設(shè)備失爆，對(duì)煤礦生產(chǎn)安全具有促進(jìn)意義。近些年來(lái)，隨著礦井綜合機(jī)械化、自動(dòng)化程度提升，井下電氣設(shè)備功率及數(shù)量等均顯著提升，電氣設(shè)備管理難度及維護(hù)工作量大幅增加。在井下電氣設(shè)備開(kāi)啟前，應(yīng)檢查電氣設(shè)備的爆性以及耐爆性，確保防爆電氣設(shè)備內(nèi)部火花不會(huì)傳導(dǎo)至外部，當(dāng)電氣設(shè)備本身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或者后期維護(hù)不合格時(shí)，容易導(dǎo)致耐爆、隔爆等能力失效，不僅增加設(shè)備后期維護(hù)費(fèi)用及工作量，也存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)［9］。對(duì)西北地區(qū)某煤礦2019～2021年度井下電氣設(shè)備故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)礦井在生產(chǎn)過(guò)程中共計(jì)出現(xiàn)各類(lèi)機(jī)電故障、事故25起，其中4起故障為電氣設(shè)備失爆事故，故障發(fā)生率占比達(dá)到16%，給煤礦井下安全高效生產(chǎn)帶來(lái)較大制約。本文分析煤礦井下電氣設(shè)備失爆原因，提出防范技術(shù)措施，能在一定程度上提升煤礦井下電氣設(shè)備使用安全性。

1電氣設(shè)備失爆位置及原因分析

1．1電氣設(shè)備失爆常見(jiàn)位置分

1．1．1隔爆接合面。煤礦井下防爆開(kāi)關(guān)隔爆接合面多選擇采用鐵蓋形式，并選擇采用螺栓連接上蓋及連接腔，隔爆接合面可對(duì)電氣開(kāi)關(guān)起到一定的防爆作用。當(dāng)維修人員在對(duì)防爆開(kāi)關(guān)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，存在下述操作即可降低防爆開(kāi)關(guān)密封性，進(jìn)而導(dǎo)致失去防爆作用。具體為:①防爆接合面處彈簧墊圈未按照規(guī)定位置放置;②緊固螺栓未按照規(guī)定全部緊固。

1．1．2電纜引出、引入處。分析井下電氣設(shè)備失爆現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)電纜引出及引入時(shí)失爆發(fā)生率較高。電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)若長(zhǎng)時(shí)間未維護(hù)，密封圈會(huì)出現(xiàn)老化，失去彈性及密封性，導(dǎo)致密封效果不佳;在密封圈安裝過(guò)程中，若采用的密封圈外徑與引出或者引入的電纜外徑不配備，密封圈密封效果不佳;維修人員在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，若未按照規(guī)定套上密封套，會(huì)失去密封效果;接線腔接線嘴位置固定太緊，若未預(yù)留一定縫隙會(huì)導(dǎo)致防爆開(kāi)關(guān)密封性較差，弱化密封效果;在接線盒內(nèi)電纜連接時(shí)，若未按照要求用絕緣膠帶將線纜包裹密實(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致接線盒失爆。

1．1．3電氣設(shè)備表面。若在電氣設(shè)備防爆外殼發(fā)現(xiàn)有凹陷深度超過(guò)5mm凹坑時(shí)，表面防爆外殼已不能滿足防爆需求，經(jīng)過(guò)分析主要是由于電氣設(shè)備在運(yùn)輸過(guò)程中未按照要求進(jìn)行，設(shè)備出現(xiàn)磕碰。井下環(huán)境惡劣，在潮濕、高溫及密閉環(huán)境下，導(dǎo)致電氣設(shè)備外殼出現(xiàn)一定程度銹蝕、表皮脫落，防爆效果不佳甚至失去防爆作用?？刂崎_(kāi)關(guān)斷電后，機(jī)械閉鎖裝置未處于閉鎖狀態(tài)，閉鎖裝置出現(xiàn)故障，極容易導(dǎo)致防爆開(kāi)關(guān)防爆作用不能發(fā)揮。

1．2原因分析

在井下生產(chǎn)過(guò)程中，煤炭開(kāi)采、掘進(jìn)、通風(fēng)及排水等各項(xiàng)工作均離不開(kāi)供電系統(tǒng)支持，煤礦井下供電系統(tǒng)常見(jiàn)電壓等級(jí)有127V、380V、660V、1140V、3.3kV等。井下供電電網(wǎng)由變壓器、高壓(低壓)開(kāi)關(guān)柜、磁力啟動(dòng)器以及各級(jí)供電線纜構(gòu)成，上述設(shè)備的使用及管理情況直接影響煤礦生產(chǎn)效率及安全保障能力。煤礦井下瓦斯及粉塵爆炸事故中約有49%是由于電氣設(shè)備失爆導(dǎo)致。根據(jù)筆者工作經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合其他研究成果，歸結(jié)分析電氣設(shè)備失爆故障原因。

1．2．1電氣設(shè)備種類(lèi)多、布置分散、管理難度高。煤礦井下眾多巷道、硐室內(nèi)分布大量的電氣設(shè)備，數(shù)量以及類(lèi)型等較多、管理難度大。從煤礦井下典型事故中歸結(jié)，井下電火花產(chǎn)生類(lèi)型包括:①井下作業(yè)人員違規(guī)帶電作業(yè)，產(chǎn)生電火花;②井下供電線纜出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致部分?jǐn)嗦樊a(chǎn)生電火花(某礦井下電纜損失情況見(jiàn)圖2所示);③礦燈故障導(dǎo)致電火花，主要是礦燈不完好、管理不善、井下拆卸或者敲打礦燈;④照明、信號(hào)等系統(tǒng)故障產(chǎn)生電火花;⑤井下防爆電氣設(shè)備失爆產(chǎn)生電火花，主要是電氣設(shè)備線路出現(xiàn)銹蝕或者接線質(zhì)量不高、出現(xiàn)碰損等，在使用過(guò)程中出現(xiàn)失爆問(wèn)題;⑥井下電機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)電火花。

1．2．2井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣。煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣，煤層開(kāi)采受地質(zhì)構(gòu)造、水等影響顯著，井下復(fù)雜、惡劣環(huán)境也是導(dǎo)致電氣設(shè)備失爆、產(chǎn)生電火花的主要原因。①井下電氣設(shè)備在使用過(guò)程中受到煤壁片幫、頂板冒落或者沖擊地壓等影響導(dǎo)致出現(xiàn)損傷，井下巷道頂板淋水或者潮濕環(huán)境等導(dǎo)致電氣設(shè)備絕緣損壞，容易出現(xiàn)電氣設(shè)備失爆;②采掘設(shè)備需要頻繁調(diào)整位置，附屬的電氣設(shè)備需要頻繁移動(dòng)，容易導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)擠壓、砸傷等損壞，導(dǎo)致電氣設(shè)備失爆。

1．2．3電氣設(shè)備陳舊。現(xiàn)階段各個(gè)區(qū)域煤礦生產(chǎn)條件以及發(fā)展水平有明顯差異，有些煤礦井下仍存在應(yīng)淘汰或者存在安全隱患的電氣設(shè)備。為提高煤礦井下生產(chǎn)效率，部分礦井重視采掘設(shè)備更新?lián)Q代，忽視井下變電所等設(shè)備更新，導(dǎo)致變電所等設(shè)備存在超期服役、故障發(fā)生率高以及設(shè)備老化等問(wèn)題，部分礦井仍采用淘汰的油浸變壓器或者油浸開(kāi)關(guān)。井下供電電纜錯(cuò)綜復(fù)雜，部分礦井井下仍大量使用非阻燃電纜，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)、電火花等事故。

1．2．4工作人員誤操作。隨著安全監(jiān)測(cè)及監(jiān)控技術(shù)發(fā)展，煤礦井下電氣設(shè)備配備各類(lèi)安全監(jiān)控設(shè)備及安全閉鎖保護(hù)設(shè)備，在某些礦井受到作業(yè)人員技術(shù)水平、管理水平制約，安全監(jiān)控系統(tǒng)未發(fā)揮應(yīng)有作用。如新疆某礦出現(xiàn)瓦斯爆炸事故，礦井雖然按照要求安裝監(jiān)控系統(tǒng)，但瓦斯超限時(shí)超限區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備未能及時(shí)斷電，安全監(jiān)控系統(tǒng)功能未能發(fā)揮作用。井下生產(chǎn)過(guò)程中，受井下作業(yè)人員綜合素質(zhì)以及生產(chǎn)條件等因素制約，井下電工帶電作業(yè)或者誤操作是出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的重要原因。

2防范技術(shù)措施

2．1嚴(yán)格把控防爆電氣設(shè)備質(zhì)量

井下使用的電氣設(shè)備均應(yīng)有具備資質(zhì)的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)頒發(fā)的防爆合格證，否則不能在井下使用。強(qiáng)化作業(yè)人員培訓(xùn)，在采購(gòu)電氣設(shè)備前召開(kāi)專(zhuān)題報(bào)告會(huì)，討論電氣設(shè)備額定工作電壓、工作電流、保護(hù)裝置以及工作溫度等，依據(jù)井下實(shí)際需要采購(gòu)合適的電氣設(shè)備。

2．2強(qiáng)化設(shè)備管理及維護(hù)

2．2．1井下防爆電氣設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)強(qiáng)化設(shè)備日常維護(hù)，檢查電氣設(shè)備隔爆接合面處并重點(diǎn)關(guān)注出線及進(jìn)線口(出線及喇叭嘴進(jìn)線);檢查電氣設(shè)備分合閘、開(kāi)關(guān)等，確保設(shè)備可靠運(yùn)行、不漏電。

2．2．2電氣設(shè)備檢查時(shí)必須處于斷電狀態(tài)，在設(shè)備。檢修前應(yīng)進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)、驗(yàn)電及放電檢測(cè)。

2．2．3在調(diào)整電氣設(shè)備保護(hù)整定值時(shí)，依據(jù)設(shè)備正。常運(yùn)行時(shí)負(fù)載;定期遙測(cè)開(kāi)關(guān)線纜絕緣阻值，以確保開(kāi)關(guān)接地滿足煤礦安全生產(chǎn)需求。

2．3安裝電氣設(shè)備自檢裝置

采用電氣設(shè)備自檢裝置可實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備內(nèi)部斷線、老化以及短路檢測(cè)，有效提升防爆率。采用的自檢裝置結(jié)構(gòu)包括報(bào)警器、電路器及電路控制器等，電路控制器與電氣設(shè)備連接，在電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中電路控制器通過(guò)測(cè)定電位差實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警并切斷供電，提高電氣設(shè)備運(yùn)行可靠性。

2．4強(qiáng)化培訓(xùn)

2．4．1煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)定期對(duì)井下電氣設(shè)備。維護(hù)及操作人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)，提高作業(yè)人員專(zhuān)業(yè)技能及安全意識(shí)，避免違章操作，最大程度降低安全事故發(fā)生率。

2．4．2定期對(duì)井下電氣設(shè)備失爆情況進(jìn)行檢查。制定考核管理辦法。通過(guò)強(qiáng)化電氣設(shè)備失爆處罰力度，提高重視程度及安全意識(shí)，達(dá)到降低電氣設(shè)備失爆發(fā)生率的目的?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需由牽頭單位組織技術(shù)力量提出解決措施。

3總結(jié)

分析煤礦井下電氣設(shè)備常見(jiàn)失爆點(diǎn)并總結(jié)歸納失爆影響因素，提出失爆預(yù)防技術(shù)措施。某礦在失爆措施實(shí)施后，電氣設(shè)備失爆率由16%降低至2%以內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐表明，采用的電氣設(shè)備失爆防范措施可有效降低失爆發(fā)生率，提高煤礦井下供電安全性。

作者:王藝臻 單位:神東煤炭集團(tuán)寸草塔煤礦機(jī)電辦