李 云

（山西長(zhǎng)治經(jīng)坊莊子河煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100）

一、概述

在煤礦生產(chǎn)中，電能是主要的動(dòng)力來源，煤礦的安全生產(chǎn)是依賴于安全可靠以及高效率的供電系統(tǒng)的。因此，對(duì)煤礦生產(chǎn)過程中的煤礦供電的可靠性的保證是煤礦安全生產(chǎn)的前提。在煤礦生產(chǎn)中，若發(fā)生機(jī)電設(shè)備突然斷電等事故，不僅對(duì)煤礦的生產(chǎn)安全帶來不利影響，對(duì)于礦工工人的人身安全也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的威脅。以斷電時(shí)，設(shè)備突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)為例，通風(fēng)設(shè)備不運(yùn)轉(zhuǎn)，則使得井內(nèi)瓦斯氣體因不能排出而大量聚集，則對(duì)礦工的生命產(chǎn)生了極大的威脅。因此，礦井供電的可靠性是礦井供電的基本要求，在本文中也會(huì)對(duì)不間斷供電的實(shí)現(xiàn)如何完成進(jìn)行相應(yīng)的探討。

二、在我國(guó)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1 通風(fēng)系統(tǒng)的分類

我國(guó)所采用的通風(fēng)系統(tǒng)到目前為止主要有六類：

（1）機(jī)械抽出式通風(fēng)。此通風(fēng)方式是井工煤礦在作業(yè)時(shí)最常采用的以及應(yīng)用最廣泛。

（2）壓入式混合式通風(fēng)。容易發(fā)生自然災(zāi)害的礦井作業(yè)時(shí)比較常用此種方式。

（3）混合式通風(fēng)。此種方式已經(jīng)逐漸被淘汰，現(xiàn)在主要在一些老礦井中得以應(yīng)用。

（4）分區(qū)式通風(fēng)。這是一種新型的通風(fēng)方式，一般常見于大型礦井或新型礦井中。

（5）對(duì)角式通風(fēng)。這種方式一般財(cái)力雄厚的煤礦集團(tuán)或者是生產(chǎn)條件比較好時(shí)采用。

（6）邊界式通風(fēng)。一般適用于自然情況較好的小規(guī)模開采的礦井中。

2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

煤礦系統(tǒng)的組成主要包括：動(dòng)力裝置、井巷網(wǎng)絡(luò)以及通風(fēng)設(shè)施等。這些各自職能的發(fā)揮以及相互的配合是通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證。在對(duì)煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮礦井的拓展以及開采計(jì)劃。在開采時(shí)要注意引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的要求。對(duì)一些變量參數(shù)如礦井的總通風(fēng)量、礦井在通風(fēng)是產(chǎn)生的總阻力以及礦井通風(fēng)的資金預(yù)算進(jìn)行充分的調(diào)查與分析，并得出相關(guān)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，配置高性價(jià)比的通風(fēng)設(shè)備，并設(shè)計(jì)出一套可行性高，安全可靠的方案。

三、煤礦通風(fēng)技術(shù)發(fā)展面臨的難題

1 管理難度大。在現(xiàn)在的開采中，礦井面積日益增大，通風(fēng)系統(tǒng)逐漸大型化，設(shè)備的體積越大其復(fù)雜程度必然隨之增加，這更加大了通風(fēng)系統(tǒng)的管理難度。

2 不穩(wěn)定。礦井作業(yè)面積的日益增加，挖掘速度的日益加快，通風(fēng)系統(tǒng)的性能要求必須不斷與礦井的變化相適應(yīng)，這就要求通風(fēng)系統(tǒng)需要不斷的進(jìn)行調(diào)整以及改造。而這樣的后果是直接對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響。

3 維護(hù)難度大。礦井井田面積的增加不僅僅只帶來了以上問題，井巷斷面積的增加使得通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝變得十分復(fù)雜，而面積越大對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備性能的要求也隨之增加，以及挖掘深度的增加意味著地溫這一問題要被重視，從而使通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)降溫設(shè)備的數(shù)量也有一定的要求，綜合以上因素，整個(gè)系統(tǒng)的工程量以及維護(hù)難度便大大增加。

四、煤礦通風(fēng)的影響因素

1 環(huán)境因素

礦井的自然條件和礦井的通風(fēng)結(jié)構(gòu)是在煤礦通風(fēng)中主要的環(huán)境因素，一般條件下，煤層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，尤其是挖掘深度的增加使其職稱條件，受力情況等等因素更加復(fù)雜，因此事故發(fā)生的頻率也尤其高。此外，考慮煤層的自燃情況的出現(xiàn)，爆炸、坍塌等事故特別容易出現(xiàn)。通風(fēng)設(shè)施的不完善導(dǎo)致通風(fēng)不順暢，使得井內(nèi)設(shè)備不能正常運(yùn)行，也容易造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸錯(cuò)誤。這些因素都是對(duì)煤礦通風(fēng)安全造成影響的主要因素。

2 人為因素

管理手段以及施工人員素質(zhì)的參差不齊也對(duì)煤礦通風(fēng)安全產(chǎn)生了較大的影響煤礦企業(yè)必須在提高系統(tǒng)安全性能方面給予足夠是重視。對(duì)事故的處理能力要具備，但同時(shí)要對(duì)事前和事中進(jìn)行控制。不要讓煤礦企業(yè)自身處于被動(dòng)狀態(tài)。人員要適當(dāng)進(jìn)行安全意識(shí)的培訓(xùn)，在人員配置上注意通防人員的專業(yè)素質(zhì)，盡量避免重生產(chǎn)、輕安全為主因的管理缺陷的存在。使作業(yè)人員在更加安全的環(huán)境中作業(yè)。

五、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的作用與重要性

煤礦通風(fēng)是指通過利用機(jī)械設(shè)備完成向礦井下空氣的輸入，從而使礦井下的氧氣含量得到保證，并保證施工人員的施工以及人身安全，同時(shí)將有害氣體以及粉塵排到井外，并使井下溫度得到降低的技術(shù)手段。而對(duì)以上所述的這一系列的作業(yè)的方式、方法、設(shè)備與技術(shù)的總稱成為煤礦通風(fēng)系統(tǒng)。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是施工的前提與保障，是礦井作業(yè)的“心臟”。礦井的通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)任何問題都會(huì)導(dǎo)致井下的環(huán)境急劇惡化。這不僅使得作業(yè)人員的工作環(huán)境缺氧，同時(shí)有害氣體還會(huì)產(chǎn)生威脅。因而通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠是礦井作業(yè)中的重中之重。

六、快速切換裝置以及主扇供電系統(tǒng)的工作原理

圖1、快速切換裝置以及主扇供電系統(tǒng)安裝圖

1 通風(fēng)系統(tǒng)供電電源的快速切換裝置的切換方式

快速切換裝置以及主扇供電系統(tǒng)的安裝圖在上面已經(jīng)給出，其開關(guān)方式主要有兩種一是進(jìn)線電源開關(guān)互備，另一個(gè)是母聯(lián)開關(guān)切換。第一種情況在圖一所示的安裝圖中表現(xiàn)為1#為正在運(yùn)行，2#是備用設(shè)備。當(dāng)1#開關(guān)失效時(shí)，2#備用開關(guān)開始工作；第二種切換方式是1#、2#開關(guān)均帶電，母聯(lián)熱備。1#、2#電源與其對(duì)用主扇相對(duì)應(yīng)，在發(fā)生電源或其他用電故障時(shí)，母聯(lián)運(yùn)行完成切換。此切換方式對(duì)于減少實(shí)際中發(fā)生的由于母線故障發(fā)生的大規(guī)模停電現(xiàn)象非常有效，這是由于它可以使備用設(shè)備迅速恢復(fù)，避免了大面積停電帶來的財(cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡。

圖1 快速切換裝置以及主扇供電系統(tǒng)安裝圖

2 快速切換裝置的基本工作原理

通風(fēng)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)中其快速切換裝置的主要工作原理是：首先對(duì)主扇開關(guān)的電流、電壓等等物理參數(shù)信息進(jìn)行采集，然后裝置內(nèi)的邏輯程序工作對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析判斷，這樣使得故障點(diǎn)能夠被快速被檢測(cè)出，并及時(shí)切除。對(duì)于系統(tǒng)的殘壓相位角能夠進(jìn)行同期捕捉，并使備用電源能夠以同相角投入，這樣可以對(duì)主扇以及電網(wǎng)的沖擊減少到最低使煤礦同分系統(tǒng)能夠不間斷的運(yùn)行。互備切換與母聯(lián)切換的本質(zhì)上的區(qū)別就是是否具有同期捕捉功能，這是是否能使通風(fēng)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行前提。

七、主通風(fēng)機(jī)供電方式的改進(jìn)方案

1 供電的可靠性問題：針對(duì)該公司的通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)提出的策略是一次系統(tǒng)中采用雙路或多路供電，并在二次系統(tǒng)中之輔以備自投裝置。但在實(shí)際中，備自投裝置存在切換時(shí)間長(zhǎng)可能造成主扇風(fēng)機(jī)已經(jīng)停止；切換時(shí)沖擊電流較大，造成設(shè)備損壞；自投成功率低以及母線永久性故障產(chǎn)生的擴(kuò)大事故范圍的種種缺陷。

2 具體切換方案

（1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，采用工況l供電時(shí)，安裝一套電源快速切換裝置，無論何種原因當(dāng)進(jìn)線1(或進(jìn)線2)失電時(shí)，快切裝置動(dòng)作合上母聯(lián)開關(guān)，投入到另一側(cè)進(jìn)線電源，保證風(fēng)機(jī)不停轉(zhuǎn)。

（2）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，采用工況2或工況3供電時(shí)，即母聯(lián)開關(guān)在合位或母聯(lián)為刀閘，或無母聯(lián)時(shí)，安裝一套電源快速切換裝置，無論何種原因當(dāng)進(jìn)線l(或進(jìn)線2)失電時(shí)，快切裝置動(dòng)作，投入另一側(cè)進(jìn)線電源，保證風(fēng)機(jī)不停轉(zhuǎn)。

八、快速切換裝置的運(yùn)行邏輯

本文中我們以快速切換裝置在某煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用為例進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。該煤礦通風(fēng)系統(tǒng)供電電源來上級(jí)變電站，主線路是一條35KV架空電力線路,導(dǎo)線為兩條LGJ-150架空線路長(zhǎng)為17.5千米。礦井電源為高壓側(cè)電壓值為110kv，二次電壓值為35kv。

1 快速切換裝置的運(yùn)行邏輯進(jìn)行介紹

下面我們將對(duì)快速切換裝置的運(yùn)行邏輯進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

當(dāng)進(jìn)行電源切換時(shí)，如果只是簡(jiǎn)單的將備用線路電源接入，很容易使事故擴(kuò)大化，因此，在對(duì)電源進(jìn)行切換前必要的邏輯判斷是必須的，以對(duì)是否投入程序進(jìn)行判斷。具體情況如下：

情況1：過流故障跳閘：當(dāng)跳閘電源比較大時(shí)，同時(shí)故障電源在進(jìn)線開關(guān)的電流互感器上會(huì)有一定的反映，此時(shí)切換裝置所設(shè)定的電流門檻值便開始起作用，當(dāng)時(shí)機(jī)的電流值高于此電流門檻值時(shí)便會(huì)發(fā)出警報(bào)并鎖定切換裝置，然后倒機(jī)操作使備用主扇投入運(yùn)行。

情況2：進(jìn)線開關(guān)無電流通過或被檢測(cè)到的電流極小時(shí)，啟動(dòng)切換裝置：當(dāng)沒有電流通過時(shí)，有兩種情況，一是進(jìn)線開關(guān)已經(jīng)被檢測(cè)到斷開，此時(shí)直接投入母聯(lián)開關(guān)即可；二是進(jìn)線開關(guān)檢測(cè)顯示未斷開時(shí)，切換裝置首先發(fā)出開關(guān)指令，當(dāng)開關(guān)斷開后產(chǎn)生跳閘信號(hào)后，再發(fā)出投入母聯(lián)指令，從而能夠使風(fēng)機(jī)保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。這樣當(dāng)出現(xiàn)故障或以他原因造成的意外斷電等情況時(shí)，備用電源就能夠及時(shí)投入使用，使主扇風(fēng)機(jī)不會(huì)意外停電。

當(dāng)切換裝置的檢測(cè)信號(hào)顯示備用線路無壓、無頻時(shí)，不進(jìn)行切換，要對(duì)快速切換裝置實(shí)行閉鎖，防止人工送電的時(shí)間被延長(zhǎng)。

2 閉鎖功能的簡(jiǎn)單介紹：

若運(yùn)行方式為大分列運(yùn)行，若主扇房配電室發(fā)生母聯(lián)誤投入的情況會(huì)使系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)運(yùn)行的情況，容易造成因環(huán)流過大而引起的故障。此時(shí)需要快速切換裝置具備以下功能使閉鎖功能得以實(shí)現(xiàn)：

自檢功能，防止當(dāng)自身發(fā)生故障或備用電源異常啟動(dòng)。

當(dāng)備用電源沒電時(shí)閉鎖切換

P.T斷線會(huì)引起因失壓造成的閉鎖切換

在進(jìn)行檢修時(shí)要閉鎖切換功能。

3 切換裝置的調(diào)試和和使用

切換裝置進(jìn)行快速切換時(shí)要具備邏輯判斷功能、同期捕獲功能、殘壓檢測(cè)功能，這是使通風(fēng)系統(tǒng)的電機(jī)的沖擊達(dá)到最小的基本功能。

結(jié)語(yǔ)

在礦井作業(yè)時(shí)，煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)是最關(guān)鍵設(shè)備，尤其是高瓦斯礦井中通風(fēng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行與礦井的安全是直接相連的，在進(jìn)行作業(yè)中要保證做到不停電不停風(fēng)。在以往的礦井事故中可以得知，大部分的礦井事故是由電源線路故障或上級(jí)電源故障造成的停電而引起的。而快速電源切換裝置可以對(duì)故障進(jìn)行快速的判斷，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)的切除以快速恢復(fù)供電，使不停電不停風(fēng)的目的得以實(shí)現(xiàn)。

[1]張見瑞,煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全控制探討[J],科技與生活,2012(1)

[2]趙華峰,煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)檢查方法[J],科技與生活,2012(2)

[3]張俊同,安林煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用[J],現(xiàn)代企業(yè)教育,2012(2)