小设备关系大安全——我国矿井供电设备安全现状及对策.doc

小设备关系大安全我国矿井供电设备安全现状及对策 核心提示 抚顺分院研制的新型启动器引起国务院及国家安监总局领导的关注 在我国瓦斯矿井中，有多达20余万台的供电设备。任何一台设备存在安全隐患，都会给矿井安全带来难以预测的后果。近年来发生的数起特别重大瓦斯爆炸事故，都因井下电气产生的火花所致。煤矿安全技术专家对45户重点监测煤炭企业调查后指出，矿井电气安全状况差，供电系统稳定性、可靠性差。因此，打造本质安全型井下供电电路和设备，成为实现煤矿安全的亟须。 近年来，我国几起特别重大瓦斯爆炸事故，几乎全部是职工井下违章作业引起的。如黑龙江省鸡西矿业公司城子河矿特别重大瓦斯爆炸事故、安徽省淮北矿业公司芦岭矿特别重大瓦斯爆炸事故、辽宁省阜新矿业公司孙家湾矿特别重大瓦斯爆炸事故等，全部因职工对电器启动设备带电违章作业引爆瓦斯。另外，井下架线电机车、高压供电电缆、煤电钻以及矿灯等也多次引爆瓦斯。如河南省郑州煤炭工业公司大平煤矿特别重大瓦斯爆炸事故等。 之所以一再出现井下供电设备引爆瓦斯事故，除了企业现场管理松懈等原因外，我国矿井在供电、断电方式和供电设备的缺陷是根本原因。 几起事故原因点击 事故一 2002年6月20日9时45分，鸡西矿业公司城子河煤矿西二采区发生瓦斯爆炸事故，波及两个采煤工作面和排水巷等，造成115人死亡，24人受伤。 事故调查认定此起事故的起爆源位于排水巷，当时巷道内瓦斯涌出量较大，风机于9时3分停风，停风42分钟期间，积聚大量瓦斯，使巷道内瓦斯浓度超限，此时由于插销开关处于虚插失爆状态，而风机开关又没有风电闭锁功能，再加上连锁开关短接“瓦斯电闭锁”接点，造成“瓦斯电闭锁”线路未连接，失去“瓦斯电闭锁”功能，致使插销开关产生电弧引爆瓦斯。 事故二 2003年5月13日16时3分，淮北矿业公司芦岭矿第二水平1046采区发生爆炸事故，波及同一水平的1048风巷等，造成86人死亡，28人受伤，直接经济损失1940．6万元。 事故调查认定事故的直接原因是该水平1046采煤工作面因断层而跳采，导致采空区内聚集的瓦斯被挤压，通过矿压冲击在煤柱薄弱处产生的多个孔洞，冲入1048风巷，并与1048风巷中的空气混合，形成爆炸性混合气体。这时，冒落物使处于敞开状态的电磁启动器接线盒内的电源接线端子短路放电，引起瓦斯爆炸。 事故三 2005年2月14日15时01分，阜新矿业公司孙家湾煤矿海州立井发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成214人死亡，30人受伤，直接经济损失4968.9万元。 事故调查认定此起事故的直接原因是，冲击地压造成3316风道外段大量瓦斯异常涌出，3316风道里段掘进工作面局部停风造成瓦斯积聚，瓦斯浓度达到爆炸界限。工人违章带电检修架子道距专用回风上山8米处临时配电点的照明信号装置，产生电火花引起瓦斯爆炸。 20万台设备呼唤安全 按照2003年的统计，我国煤炭产量为16亿多吨，根据原国家煤监局对全国煤矿安全程度评估的通知获悉，全国国有煤矿有2680个，其中重点煤矿656个，国有地方煤矿2024个；乡镇煤矿21759个。 同时，根据2004年国有重点煤矿瓦斯等级鉴定等资料，全国高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井数量为258个，占总数的45.7；90万吨以上的大型矿井为268个，占总数的47.4；低瓦斯矿井为307个，占总数的54.3。高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井主要集中在国有重点煤矿，少量的在国有地方煤矿，乡镇煤矿绝大部分为低瓦斯矿井。 不久前，煤科总院抚顺分院统计了年产能力分别为100万吨、200万吨、300万吨、400万吨以上的4类大型矿井，得出目前煤矿在用的防爆电器产品数量（见表一）。从表一中可以看出，矿井生产能力越大，井下在用供电设备的台数越多。 根据表一的统计结果和全国瓦斯矿井的产能，我们推算出全国国有重点煤矿各类瓦斯矿井目前在用防爆电器产品数量（见表二）。 由此可见，我国煤矿井下电气供电设备数量巨大。 众所周知，现代化的采煤离不开电力的支撑，目前在我国井下，常见的供电电压，高压有11千伏和6千伏，低压有1140伏、660伏和380伏，星罗棋布的电网由变压器、高低压开关和磁力起动器相连，这些供电设备和电缆的安全与否，直接关系到矿井的安全。如果把每一台供电设备当作一个危险源的话，一座矿井井下供电设备台数的多少，从某种程度上，也决定了这座矿井的安全程度。 表一国有重点煤矿典型矿井在用防爆电器数量统计 项目 铁法晓南矿 抚顺老虎台矿 大同忻州矿 沈阳红菱矿 矿井核定能力 （万吨） 439 320 220 103 馈电开关用量 （台/年） 160 140 100 80 电磁起动器用量 （台/年） 280 240 165 120 煤电钻综保用量 （台/年） 70 60 40 30 照明信号综合用量（台/年） 40 35 25 20 表二国有重点煤矿矿井防爆电器在用数量统计 项目 矿井合计 高瓦斯矿井 煤与瓦斯突出矿井 低瓦斯矿井 各类矿井数（个） 565 154 104 307 馈电开关用量 （台/年） 67800 18480 12480 36840 电磁起动器用量 （台/年） 11300 30800 20800 61400 煤电钻综保用量 （台/年） 28250 7700 5200 15350 照明信号综合用量（台/年） 16950 4620 3120 9210 设备现状堪忧 辽宁煤监局副局长刘洪在分析当前煤矿事故多发原因时指出，目前许多煤矿在用产品安全性能不符合国家和行业安全标准。随着矿井逐渐老化，许多国有重点煤矿通风线路延长，设备老化，风机带病运行，原有的通风系统、设备难以满足安全生产的要求；瓦斯监测系统老化，可靠性差；大部分矿井提升系统设备老化，安全仪器仪表配备不足，井下电器设备失爆等现象普遍存在。 今年4月，根据国务院第81次常务会议的决定，国家安监总局、国家煤监局从全国煤炭科研院所、大专院校、煤矿企业抽调出91名安全技术专家，组成11个专家组，对45户重点监控煤炭企业的402个所属煤矿（井）进行了会诊。 此次煤矿安全技术会诊历时两个多月，共查出3200多处隐患，发现了一些比较普遍的问题，其中有关通风设备设施老化,矿区电气安全状况差，供电系统稳定性等涉及矿井供电、断电方式和供电设备本质安全的问题，再次成为人们关注的问题之一。 抚顺分院作为此次煤矿安全技术会诊第10专家组组长单位，对辽宁省3户重点监控煤矿企业和吉林省2户重点监控煤矿企业进行了“会诊”。“会诊”时发现，目前井下存在着大量应淘汰、有重大隐患的电气供电设备。 在我国目前条件下，采掘工作面的电气设备随采掘设备的更新也在更新，也就是说采掘面的电气设备比较先进，能赶上时代的发展。但是电气设备出了采掘工作面后，在采区变电所、中央变电所等的电气设备自建井到现在，只要能使用，几乎就没有更新过，非常落后，而且大部分机电设备不符合我国煤矿安全规程的相关要求。 如辽源矿务局，全局井下现使用大型电机（绞车、水泵）及开放式电控设备147台，不包括拟改造的绞车配套电气设备；井下变电所在用KSJ型矿用油浸变压器487台，大多数为上世纪70年代的产品，事故多、维修难、耗能大。设备零部件疲劳程度严重超限，制动系统性能不可靠，电控设备不符合要求，绞车带病运转，曾由此引发过绞车滚筒变形开焊及减速箱齿轮断齿等影响生产的事故。老式开关属国家明令淘汰产品，保护功能不符合煤矿安全规程第455条规定。该局改造更新机电设备需40124万元。 其他专家组“会诊”的机电设备状况也不容乐观，如河南省的义马、焦作、鹤壁、郑州、平顶山五大煤炭企业，机电设备改造更新需资金199431万元； 淮南矿业公司机电设备改造更新需资金179203万元；淮北矿业公司机电设备改造更新需资金83231万元；徐州矿务公司机电设备改造更新需资金32014万元。 本质安全成为首选 中煤劳保协会瓦斯防治专业委员会主任委员王魁军介绍说，我国煤矿为确保矿山安全生产，避免因电器开关工作时产生的电火花引燃、引爆瓦斯，普遍使用矿用隔爆真空电磁起动器来控制井下电气设备。我国现使用的起动器，开关隔爆腔有机械闭锁装置，不切断电源，就不能打开；在接线腔内却没有机械闭锁装置，只有一个提示牌，在带电条件下也能够开启接线腔。正因为矿用隔爆真空电磁起动器上存在着这一缺陷，才使得个别作业人员能够带电违章开启接线腔。 据介绍，煤矿井下的电器设备，特别是采掘工作面使用的矿用隔爆真空电磁起动器在开盖维修时，煤矿安全规程对此项工作有明确规定。但是在煤矿的生产过程中，受现有条件和职工素质情况的制约，井下电工误操作或违章作业时有发生，并发生数次带电作业引爆瓦斯的重大事故。 目前，我国各个煤矿井下均没有装备井下电网监控系统，不能实时监测矿井电网的各项电气运行参数，不能及时根据井下监测系统监测到的瓦斯情况，发现事故征兆，及时调整和控制参数，必要时切断电源，保证井下安全生产。如郑州大平矿“1025”事故，就是21岩石下山发生瓦斯突出，矿井安全监测系统已监测到了21岩石下山的瓦斯浓度超过了40，而且在这之后的30多分钟内，各个系统都没有任何反应，直到突出的大量瓦斯冲破两道风门，逆风到运输大巷，与新鲜风流混合，达到爆炸浓度，遇到架线电机车产生的电火花发生爆炸，引发特别重大瓦斯爆炸事故。 根据统计分析，在影响安全生产的三大要素中，人是最不安全的因素。那么，我们能不能从技术手段上，解决因人违章而带来的电气设备的误操作，从而从本质上解决电火花引爆瓦斯这一难题呢2003年，淮北芦岭矿特别重大瓦斯爆炸事故发生后，原国家煤监局有关领导就给致力于煤矿井下供电安全的科研单位和专家出了这个题。 抚顺分院作为煤矿安全的一个专业科研单位，在仔细分析我国煤矿安全和井下电气设备的管理现状后，针对煤矿隔爆电气开关自身存在的问题，研制了F系列分级闭锁真空电磁起动器。该F系列分级闭锁真空电磁起动器不管什么原因和在什么条件下，只要打开接线腔，就能够自动切断接线腔内所有接线柱的电源，保证井下工作人员无法带电作业。 这种矿用隔爆型分级闭锁真空电磁起动器，实际上是一种实用新型矿用隔爆型分级闭锁真空电磁起动器，从技术上彻底消除了违章、误操作打开矿用隔爆型真空电磁起动器接线腔盖而产生电火花引爆瓦斯造成重大安全事故的可能性。 中国煤炭学会安全专业委员会主任委员王建国在接受记者采访时强调，国家应制定更为严厉的措施，强制煤矿彻底更换井下不符合煤矿安全规程要求的油浸变压器、高压油浸开关等电气设备；推广应用具有分级闭锁功能，即从技术上彻底消除违章、误操作产生电火花的矿用隔爆型分级闭锁真空电磁起动器。 据记者了解，阜新矿业公司在得知F系列分级闭锁真空电磁起动器批量生产后，立即购买了70台，装备孙家湾煤矿。在不久前举行的首届全国安全生产及技术装备展览会上，抚顺分院开发的F系列分级闭锁真空电磁起动器，受到国务院有关领导同志的关注。相信不远的将来，我国煤矿井下在供电、断电方式和供电设备上所存在的两大缺陷，将逐步被新型本质安全型的设备所替代，矿井安全将从根本上得以保障。