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摘要:煤矿井下电气设备失爆不仅影响井下电气设备正常运行，而且极其容易引起瓦斯、粉尘爆炸等安全事故，给煤矿安全高效生产带来较大影响。分析电气设备失爆问题，并总结电气设备常见失爆位置、失爆原因，对制定防范措施具有显著指导作用。文中就以西北地区某矿为工程背景，结合以往研究成果，总结电气设备失爆原因，依据现场情况提出以强化管理、维护及检测为核心的防范措施。现场应用后，井下电气设备失爆率由16%降低至2%以内。
关键词:煤矿生产;电气设备;失爆;防范措施;生产安全
瓦斯爆炸、粉尘爆炸等会给煤矿井下生产带来较大威胁。瓦斯及粉尘爆炸条件之一为井下存在热源，而井下电气设备失爆会引起电火花，成为瓦斯及粉尘爆炸的主要诱因［1－2］。近年来，煤矿出现多起瓦斯爆炸事故，多与电气设备失爆有关。如东北某煤矿井下出现瓦斯爆炸事故，导致多人伤亡，事后分析爆炸原因主要是电气设备开关处于虚插失爆状态，作业人员误操作，导致开关内出现高压电弧;安徽某矿出现瓦斯爆炸，导致严重的人员伤亡及财产损失，分析主要是由于电气设备启动器接线盒内接线端子出现短路，异常放电产生电火花;河南某矿出现瓦斯爆炸事故，分析原因是井下架线电机车运行时产生的高温火花遇高浓度瓦斯［3－8］。上述惨痛教训说明，正常使用井下电气设备、严格检查并避免电气设备失爆，对煤矿生产安全具有促进意义。近些年来，随着矿井综合机械化、自动化程度提升，井下电气设备功率及数量等均显著提升，电气设备管理难度及维护工作量大幅增加。在井下电气设备开启前，应检查电气设备的爆性以及耐爆性，确保防爆电气设备内部火花不会传导至外部，当电气设备本身质量不达标或者后期维护不合格时，容易导致耐爆、隔爆等能力失效，不仅增加设备后期维护费用及工作量，也存在较大安全风险［9］。对西北地区某煤矿2019～2021年度井下电气设备故障情况进行统计，发现矿井在生产过程中共计出现各类机电故障、事故25起，其中4起故障为电气设备失爆事故，故障发生率占比达到16%，给煤矿井下安全高效生产带来较大制约。本文分析煤矿井下电气设备失爆原因，提出防范技术措施，能在一定程度上提升煤矿井下电气设备使用安全性。
1电气设备失爆位置及原因分析
1．1电气设备失爆常见位置分
1．1．1隔爆接合面。煤矿井下防爆开关隔爆接合面多选择采用铁盖形式，并选择采用螺栓连接上盖及连接腔，隔爆接合面可对电气开关起到一定的防爆作用。当维修人员在对防爆开关进行维护时，存在下述操作即可降低防爆开关密封性，进而导致失去防爆作用。具体为:①防爆接合面处弹簧垫圈未按照规定位置放置;②紧固螺栓未按照规定全部紧固。
1．1．2电缆引出、引入处。分析井下电气设备失爆现场情况，发现电缆引出及引入时失爆发生率较高。电气设备开关若长时间未维护，密封圈会出现老化，失去弹性及密封性，导致密封效果不佳;在密封圈安装过程中，若采用的密封圈外径与引出或者引入的电缆外径不配备，密封圈密封效果不佳;维修人员在对电气设备进行维护时，若未按照规定套上密封套，会失去密封效果;接线腔接线嘴位置固定太紧，若未预留一定缝隙会导致防爆开关密封性较差，弱化密封效果;在接线盒内电缆连接时，若未按照要求用绝缘胶带将线缆包裹密实，可能会导致接线盒失爆。
1．1．3电气设备表面。若在电气设备防爆外壳发现有凹陷深度超过5mm凹坑时，表面防爆外壳已不能满足防爆需求，经过分析主要是由于电气设备在运输过程中未按照要求进行，设备出现磕碰。井下环境恶劣，在潮湿、高温及密闭环境下，导致电气设备外壳出现一定程度锈蚀、表皮脱落，防爆效果不佳甚至失去防爆作用。控制开关断电后，机械闭锁装置未处于闭锁状态，闭锁装置出现故障，极容易导致防爆开关防爆作用不能发挥。
1．2原因分析
在井下生产过程中，煤炭开采、掘进、通风及排水等各项工作均离不开供电系统支持，煤矿井下供电系统常见电压等级有127V、380V、660V、1140V、3.3kV等。井下供电电网由变压器、高压(低压)开关柜、磁力启动器以及各级供电线缆构成，上述设备的使用及管理情况直接影响煤矿生产效率及安全保障能力。煤矿井下瓦斯及粉尘爆炸事故中约有49%是由于电气设备失爆导致。根据笔者工作经验并结合其他研究成果，归结分析电气设备失爆故障原因。
1．2．1电气设备种类多、布置分散、管理难度高。煤矿井下众多巷道、硐室内分布大量的电气设备，数量以及类型等较多、管理难度大。从煤矿井下典型事故中归结，井下电火花产生类型包括:①井下作业人员违规带电作业，产生电火花;②井下供电线缆出现损伤，导致部分断路产生电火花(某矿井下电缆损失情况见图2所示);③矿灯故障导致电火花，主要是矿灯不完好、管理不善、井下拆卸或者敲打矿灯;④照明、信号等系统故障产生电火花;⑤井下防爆电气设备失爆产生电火花，主要是电气设备线路出现锈蚀或者接线质量不高、出现碰损等，在使用过程中出现失爆问题;⑥井下电机车运行过程中出现电火花。
1．2．2井下生产环境恶劣。煤矿井下生产环境恶劣，煤层开采受地质构造、水等影响显著，井下复杂、恶劣环境也是导致电气设备失爆、产生电火花的主要原因。①井下电气设备在使用过程中受到煤壁片帮、顶板冒落或者冲击地压等影响导致出现损伤，井下巷道顶板淋水或者潮湿环境等导致电气设备绝缘损坏，容易出现电气设备失爆;②采掘设备需要频繁调整位置，附属的电气设备需要频繁移动，容易导致电气设备出现挤压、砸伤等损坏，导致电气设备失爆。
1．2．3电气设备陈旧。现阶段各个区域煤矿生产条件以及发展水平有明显差异，有些煤矿井下仍存在应淘汰或者存在安全隐患的电气设备。为提高煤矿井下生产效率，部分矿井重视采掘设备更新换代，忽视井下变电所等设备更新，导致变电所等设备存在超期服役、故障发生率高以及设备老化等问题，部分矿井仍采用淘汰的油浸变压器或者油浸开关。井下供电电缆错综复杂，部分矿井井下仍大量使用非阻燃电缆，存在较大的安全风险，容易导致电气火灾、电火花等事故。
1．2．4工作人员误操作。随着安全监测及监控技术发展，煤矿井下电气设备配备各类安全监控设备及安全闭锁保护设备，在某些矿井受到作业人员技术水平、管理水平制约，安全监控系统未发挥应有作用。如新疆某矿出现瓦斯爆炸事故，矿井虽然按照要求安装监控系统，但瓦斯超限时超限区域内电气设备未能及时断电，安全监控系统功能未能发挥作用。井下生产过程中，受井下作业人员综合素质以及生产条件等因素制约，井下电工带电作业或者误操作是出现安全风险的重要原因。
2防范技术措施
2．1严格把控防爆电气设备质量
井下使用的电气设备均应有具备资质的质检机构颁发的防爆合格证，否则不能在井下使用。强化作业人员培训，在采购电气设备前召开专题报告会，讨论电气设备额定工作电压、工作电流、保护装置以及工作温度等，依据井下实际需要采购合适的电气设备。
2．2强化设备管理及维护
2．2．1井下防爆电气设备维护人员应强化设备日常维护，检查电气设备隔爆接合面处并重点关注出线及进线口(出线及喇叭嘴进线);检查电气设备分合闸、开关等，确保设备可靠运行、不漏电。
2．2．2电气设备检查时必须处于断电状态，在设备。检修前应进行瓦斯浓度检测、验电及放电检测。
2．2．3在调整电气设备保护整定值时，依据设备正。常运行时负载;定期遥测开关线缆绝缘阻值，以确保开关接地满足煤矿安全生产需求。
2．3安装电气设备自检装置
采用电气设备自检装置可实现电气设备内部断线、老化以及短路检测，有效提升防爆率。采用的自检装置结构包括报警器、电路器及电路控制器等，电路控制器与电气设备连接，在电气设备运行过程中电路控制器通过测定电位差实现电气设备运行，发现异常时及时发出报警并切断供电，提高电气设备运行可靠性。
2．4强化培训
2．4．1煤矿在生产过程中应定期对井下电气设备。维护及操作人员进行专业技能培训，提高作业人员专业技能及安全意识，避免违章操作，最大程度降低安全事故发生率。
2．4．2定期对井下电气设备失爆情况进行检查。制定考核管理办法。通过强化电气设备失爆处罚力度，提高重视程度及安全意识，达到降低电气设备失爆发生率的目的。现场发现电气设备出现故障时，需由牵头单位组织技术力量提出解决措施。
3总结
分析煤矿井下电气设备常见失爆点并总结归纳失爆影响因素，提出失爆预防技术措施。某矿在失爆措施实施后，电气设备失爆率由16%降低至2%以内。现场应用实践表明，采用的电气设备失爆防范措施可有效降低失爆发生率，提高煤矿井下供电安全性。
作者:王艺臻 单位:神东煤炭集团寸草塔煤矿机电办