煤矿机电运输安全知识-郝坤教授

1煤矿机电运输安全知识郝坤2内容提要矿山机电运输安全重要性3机电管理存在问题5电的基础知识13煤矿企业供电要求27井下电气保护53井下用电安全70提升与运输82矿山机电运输安全管理方法943一、矿山机电安全管理重要性对于矿井安全生产影响重大（1）电气火花、失爆是导致瓦斯事故的重要因素之一电器设备——电——失爆及火花电气火源类型：带电作业、电缆火花、喷灯、信号照明通讯系统、防爆设备失爆、放炮母线短路、非防爆电气设备、电机车火花、开关冒火、摩擦、静电。4（2）安全事故中，机电运输事故所占比例较大。据资料统计，煤矿事故中，机电运输事故所占比例高达47%左右。（3）随着煤矿的现代化建设，矿山机械化程度不断提高，由此引发的事故也随之增加。5机电管理存在问题（企业层面）机电管理职能部门作用没有得到发挥现场主要抓机电管理、机电生产，主要精力在现场的生产，职能管理作用淡化。对机电标准化作业认识不足未能按照《煤矿生产矿井机电专业质量标准化标准》进行设备管理。管理不到位设备存在隐患6技术力量薄弱机电队伍素质较低机电培训走过程，达不到培训目的资金不足7机电技术管理存在问题（业务层面）矿井主要机电设备、瓦斯抽采设备，不能有计划的对设备进行检验和测试没有制定年度大修计划设备挂牌管理不到位对矿井机电设备行业安全标准不清楚技术资料没有归档管理8常见机电运输系统存在的安全隐患供电系统不完善单电源、单回路供电中性点接地的变压器向井下供电井下供电线路未使用检漏继电器井下电缆敷设、悬挂不合理井下电器设备外壳保护接地装置不规范埋深不够接地线截面过小9提升装置不符合《规程》要求提升绞车未按规定定期性能检测钢丝绳及连接装置未进行检查或检查不到位钢丝绳有锈蚀现象钢丝绳作业时不规范（缠绕、运送人、货）提升绞车保护不全，有失效现象（过卷、过速等等）未按要求配备正、副司机10运输系统问题及隐患井下轨道铺设质量差井下掘进斜井未设置“一坡三挡”装置井下机电运输机车未按要求配备安全装备、司机操作不规范皮带输送机未进行阻燃试验井下刮板输送机未设置停止和启动信号装置11信号系统缺陷井下、井口提升系统信号不全（如缺发光信号）井口井底安全门未与提升信号实现电气闭锁井口信号房设置不合理12煤矿机电运输安全知识在煤矿生产中电的应用十分广泛，掌握煤矿安全用电至关重要。现就电的基础知识、矿井供电设备、井下电气设备的隔爆与失爆、井下电网的三大保护、触电事故分述如下：13煤矿机电运输安全知识三、电的基础知识（一）电流、电压和电阻1、电流----电荷有规则的定向运动称为电流。也作为电流强度的简称。电流有方向性，习惯上把正电荷流动的方向规定为电流的方向。电流有两种：交流与直流。交流电----电流的大小和方向随时间作周期性变化。直流电----电流的大小和方向不随时间变化。14煤矿机电运输安全知识电流用符号I表示，单位为安培，简称安，用符号A表示。常用单位还有千安（kA）、毫安（mA）和微安（µA）。它们之间的关系是：1kA（千安）=1000A（安）1A（安）=1000mA（毫安）1mA（毫安）1000µA15煤矿机电运输安全知识2、电压在电路中，由于电源中电动势的作用，使电源的一端聚集正电荷，另一端聚集负电荷，形成电源的正极和负极。人们规定，正极电位高，负极电位低，在正负极间接上负载（如灯泡），构成闭合回路后，电流就会从高电位的正极经负载流向低电位的负极。电源正极和负极之间的电位差，称为电压。16煤矿机电运输安全知识电压用符号U表示，单位为伏特，简称伏，用符号V表示。常用单位有千伏（kV）、毫伏（mV）等。它们之间的关系是：1kLV（千伏）=1000V（安）1V（伏）=1000mV（毫伏）17煤矿机电运输安全知识3、电阻物体对电流通过所呈现的阻力称为电阻。电阻与导体的长度、断面和材料等有关。导体愈长，电阻愈大。断面愈大，电阻愈小；材料对电阻的影响用电阻系数来衡量。电阻系数以银为最小，铜次之，铝再次之。因为银的价格昂贵，所以人们一般以铜和铝来做导线。18煤矿机电运输安全知识电阻用符号R或r表示，单位为欧姆，简称欧，用符号Ω表示。常用单位有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）。它们之间的关系是：1kΩ千欧=1000Ω（欧）1MΩ（兆欧）=1000000Ω（欧）19煤矿机电运输安全知识（二）导体、绝缘体和半导体1、导体电荷容易流过的物体称为导体。常见的金属如银、铜、铝等都是良好的导体，所以，矿用电缆的导电芯线，都是用铜和铝作为导体。除银、铜、铝外，还有其他金属及各种水溶液等都是导体，大地也可作为导体。20煤矿机电运输安全知识2、绝缘体除导体之外，电荷难以流过的物体称为绝缘体。常见的如橡胶、塑料、陶瓷、空气等等。习惯上把绝缘体的电阻专门叫做绝缘电阻。用兆欧作单位，它是衡量绝缘性能好坏的依据。绝缘体的绝缘性能随条件而变化，一旦正常的绝缘受到损伤、过热、受潮或加压超过规定时，都能使其绝缘性能急剧下降，甚至失去绝缘性能，可能引起严重的后果。21煤矿机电运输安全知识3、半导体导电性能介于导体与绝缘体之间绝缘体之间的物质，称为半导体。常见的半导体有锗、硅、硒和半导体橡胶等。半导体经过加工后可以制成各种晶体管、半导体器件、集成电路等，广泛应用于各种电子电路中，如手机、电视和煤矿生产中使用的硅整流、可控硅、综合保护器等。22煤矿机电运输安全知识（三）欧姆定律水管中流过水流的大小与水管两端压力差成正比，与水管的阻力成反比，这是我们日常生活中经验。同样，由实验证明。一段电阻内流过的电流大小与加在它两端的电压成正比，与电阻本身的电阻值成反比，这就是欧姆定律，可用下式表示：I=U/R式中：I——电流，A；U——电压，V；R——电阻，Ω。23煤矿机电运输安全知识（四）简单电路电流所流过的路径称为电路。电路是由电源、用电设备（负载）、连接导线和开关组成。24煤矿机电运输安全知识短路的特点是电流很大，其值可达额定电流的几十倍或更大，很大的短路电流不仅能在极短的时间内迅速烧毁设备，甚至可能引起煤矿井下瓦斯煤尘爆炸事故。为了防止短路故障的发生，煤矿井下在电气设备中装设过流保护装置，以防止因短路故障所造成的危害。25煤矿机电运输安全知识（五）电功与电功率我们知道灯泡是要消耗能量的，这个能量由电功或电能转化而来。在单位时间，即一秒钟内所作的电功，称为电功率，或简称功率。电功率用符号P表示，单位为瓦特，简称瓦，用符号W表示。功率和电压与电流之间都保持着正比关系，可用下式表示：P=U.I式中P——电功率.W.26煤矿机电运输安全知识在实用中，经常用KW做单位，即1KW=1000W。例如电机铭牌标明的40KW就是指他的功率来说的，有时也把功率叫做容量。电功和电能通常用“度电”来表示。每1度电等于1KW的设备工作1h所消耗的电能，即1千瓦.小时。例如10个500W的灯泡工作1h，消耗5度电。27一、矿井供电系统1.矿井供电系统的任务与构成（1）矿井供电系统的任务：作为井下生产动力源和照明源。（2）矿井供电系统的构成：双回路电网→矿井地面变电所→井筒→井下央变电所→采区变电所→工作面用电点。2.供电安全要求（1）供电安全可靠：采用双回路供电网，确保不间断地对矿井供电。（2）供电技术合理：矿井供电系统简单，供电质量高。四、矿井供电安全28矿井供电系统深井供电系统地面变电所井下中央变电所采区变电所工作面配电点29深井供电系统的电源从矿区变电站35kV母线上取得，由两回路架空线直接将高压引入到矿井的负荷中心（地面变电所），用两台35kV/6kV主变压器配电给地面的主要高压设备，如主、副井提升机、空压机、主通风机等。30地面总变电所另设两台6kV/0.38kV配电变压器构成三相四线制系统向地面低压动力及照明设备供电。由地面变电所两条高压电缆，经井筒下井将6kV高压电能送到井下中央变电所，再由井下中央变电所通过高压配电装置分配给井底车场附近的高压用电设备，如主排水泵和变流设备，并向各采区变电所供电。为向井底车场及附近巷道、硐室中的低压动力设备供电，在井下中央变电所中设置有两台矿用动力变压器，将6kV电压降到660V(或380V)。31此外，还设置矿用照明变压器，将660V(或380V)电压进一步降低到127V，向井底车场附近巷道及硐室中的照明设备供电。从井下中央变电所用高压电缆将6kV电能送到采区变电所。采区变电所再将电压降低到660V(或380V)，然后用低压电缆将它分别送到各个工作面附近的配电点，再分别送到工作面及附近巷道中的各生产机械。32如果采区内有综采工作面，6kV的高压电能则经采区变电所中的高压配电装置，配送到工作面附近顺槽中的移动变电站，然后经移动变电站将6kV电压降低到1140V，再送到工作面配电点，分配给各用电负荷。采区变电所及附近巷道中的照明设备，由设在采区变电所中的矿用照明变压器供电。采区巷道中的照明、信号则由安装在采区变电所和工作面配电点的照明、信号综合保护装置供电。33采区距地表100~200m浅井供电系统34《煤矿安全规程》第四百四十一条矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性。10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。35案例：矿井供电系统36案例：矿井供电系统井下中央变电所供电示意图37案例：矿井供电系统38案例：矿井供电系统393.矿井配电额定电压等级（1）高压不应超过10000V；（2）低压不应超过1140V；（3）照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，都不应超过127V；（4）远距离控制线路的额定电压不应超过36V．4.井下低压网络的标准电压等级（1）标准电压：127V、380V、660V、1140V、3300V、6000V，（2）平均电压:133V、400V、690V、1200V、3460V、6300V。矿井供电安全40二、矿井电气设备1.矿井电气设备的种类（1）高低压配电柜：用于接受和分配电能，并实施供电保护控制。（2）矿用变压器：用于将矿井供电网电压降至动力设备及照明所需的电压等级。（3）矿用低压开关：用于矿井低压供电系统配电控制，（4）矿用隔爆型磁力启动器：用于矿井低压动力设备。（5）隔爆移动变电站：作为采区、工作面动力设备供电源及控制设备。矿井供电安全412.矿井电气设备的防爆性能要求（1）防爆外壳的耐爆性：矿用电气设备的防爆外壳应有足够机械强度（一般大于8个大气压），能承受壳体内物质爆炸压力作用；（2）防爆外壳的不传爆性：壳体内爆炸产生的高温高压气体和火焰不能直接点燃外部的可爆炸性气体。3.矿井电气设备的标志（1）矿用一般型电气设备标志：“KY”。（2）矿用防爆型电气设备标志：“EX”和“MA”。（3）矿用隔爆型电气设备标志：“ExdI”。矿井供电安全隔爆型真空馈电开关42一、矿井供电安全保护1.防漏电保护（1）保护作用：防止矿井电网集中性漏电或分散性漏电时，引起人身触电、可燃物燃烧或爆炸物爆炸等事故的发生。（2）漏电保护类型：漏电跳闸保护、漏电闭锁保护和选择性漏电保护。矿井供电安全检漏继电器保护装置432.保护接地（1）保护作用：电气设备导体绝缘损坏壳体带电时，保护接地极降低导体碰壳产生的电火花能量或降低人体触及带电外壳的电流。（2）井下保护接地网的构成：主接地极、局部接地极、接地母线和连接导线。（3）安全规定：36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备金属外壳、构架等，都必须设接地保护装置；接地网上任一保护接地点的接地电阻，不得超过2Ω；移动设备或手持式设备同时接地