李俊

摘 要：煤炭的開采一直都是危險(xiǎn)性較高的礦業(yè)開采工程之一，煤炭掘進(jìn)過程中的爆炸事故在我們周邊頻頻發(fā)生，造成了無法挽回的生命損失。而作為防爆開關(guān)間的閉鎖，在防止掘進(jìn)中的爆炸事故中起著非常關(guān)鍵的作用。本文對防爆開關(guān)間的閉鎖在煤礦掘進(jìn)中的應(yīng)用展開探討，供同行參考。

關(guān)鍵詞：防爆開關(guān)間 閉鎖 煤礦掘進(jìn) 應(yīng)用

中圖分類號：TD684 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0087-02

防爆開關(guān)間是煤礦礦井中非常重要的安全防爆裝置，而閉鎖是該裝置中最為重要的部件。雖然該項(xiàng)裝置在我國煤炭開采過程中的應(yīng)用范圍較為廣泛，但其功能單一，整體技術(shù)水平也相對落后，已無法滿足現(xiàn)階段煤礦開采防爆安全的需要，因此需要進(jìn)行必要的改進(jìn)。

1 防爆開關(guān)間的閉鎖作用

1.1 制止火災(zāi)蔓延

在煤炭掘進(jìn)礦井中，并不是只有單一的一個(gè)掘進(jìn)通道，而是數(shù)條甚至數(shù)十條掘進(jìn)通道同時(shí)開工，這就形成了一個(gè)復(fù)雜的地下掘進(jìn)網(wǎng)路。由于網(wǎng)路之間是互通的，一旦某一個(gè)掘進(jìn)通道發(fā)生事故，如果不采取緊急處理措施，就會(huì)造成爆炸或者火災(zāi)迅速蔓延，造成大范圍的人員傷亡，甚至?xí)輾д麄€(gè)礦井。而防爆開關(guān)間的閉鎖，就能很好地解決事故蔓延的問題。這種閉鎖裝置是與安全控制中心相連接的，一旦安全中心通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，就可以迅速作出反應(yīng)，給臨近的防爆開關(guān)間的閉鎖裝置發(fā)出指令，使得防爆門迅速關(guān)閉，從而將火災(zāi)封閉在一定的區(qū)域內(nèi)，制止事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步縮短反應(yīng)時(shí)間，一般在閉鎖裝置上安裝了火災(zāi)感應(yīng)器以及內(nèi)置的信息處理元件，能夠在探測到火災(zāi)的第一時(shí)間內(nèi)自行啟動(dòng)閉鎖裝置，從而達(dá)到良好的防爆效果。

1.2 火災(zāi)探測功能

煤炭自然是有一個(gè)發(fā)展的過程的，煤炭自然如果可以在自然初期可以發(fā)現(xiàn)的話，就可以避免了很多火災(zāi)的發(fā)生，煤炭自然這一項(xiàng)最為重要的?？諝庵蠧O濃度的變化，我們可以把它作為判斷煤自燃的地點(diǎn)與發(fā)展程度的重要參考。在防爆的開關(guān)閉鎖里設(shè)置上CO濃度檢測傳感器，加上氣象色譜儀與紅外線分析儀的相結(jié)合，并且通過束管法進(jìn)行遠(yuǎn)距離取樣，可實(shí)現(xiàn)對地面連續(xù)自動(dòng)報(bào)警與檢測。另外利用多波段紅外輻射直接監(jiān)測煤炭自燃潛伏期煤礦巷道空氣中的CO和CO2氣體的濃度，應(yīng)用信息融合技術(shù)提取火災(zāi)早期的過程特征信息，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的極早期探測與真假火災(zāi)源辨識(shí)，將火災(zāi)報(bào)警時(shí)間提前到煤炭自燃潛伏期，提供足夠的救火時(shí)間，從而達(dá)成火災(zāi)預(yù)警提高安全生產(chǎn)的目的。

1.3 便于人員逃生

利用這種帶有自動(dòng)閉鎖裝置的防爆開關(guān)間，能夠在井下設(shè)計(jì)出一個(gè)逃生通道。這個(gè)通道均由這種帶有閉鎖裝置的防爆門構(gòu)成，能夠在險(xiǎn)情發(fā)生的第一時(shí)間內(nèi)允許井下人員進(jìn)入該通道中，并迅速與外界空間隔絕，阻止火災(zāi)傷及通道內(nèi)的人員。同時(shí)在逃生通道中還能設(shè)置防爆隔間，在逃生通道被炸毀的情況下允許人員避難，且內(nèi)部應(yīng)儲(chǔ)存有常用的藥品和水，并具備良好的通風(fēng)條件。

2 對現(xiàn)階段爆開關(guān)間閉鎖的技術(shù)改造分析

2.1 安裝煤礦井下高壓防爆開關(guān)及其閉鎖裝置的綜合保護(hù)器

在設(shè)計(jì)開關(guān)保護(hù)器上，硬件電路主要是保證電網(wǎng)正常工作，直接影響著保護(hù)器運(yùn)行的連續(xù)性、可靠性與安全性。因此對硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將實(shí)用化確定為最終目標(biāo)。設(shè)計(jì)要以如下幾點(diǎn)作為主要原則：第一，努力提升可靠性和準(zhǔn)確性；第二，便于調(diào)試、安裝、維護(hù)、運(yùn)行；第三，滿足性能要求基礎(chǔ)上，盡可能對硬件系統(tǒng)進(jìn)行簡化，降低總體成本。本文設(shè)計(jì)中使用了擅長數(shù)字信號處理、運(yùn)算速度較快DSP芯片（TMS320F2812），該芯片作為CPU控制模擬量，主要是采集、計(jì)算以及保護(hù)等各種輸出和輸入功能。因這種裝置具備較高實(shí)時(shí)性，在實(shí)際運(yùn)用中加設(shè)一塊單片機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)CPU負(fù)責(zé)液晶顯示、人機(jī)對話與上位機(jī)通信等各種實(shí)時(shí)性系統(tǒng)任務(wù)。該DSP與單片機(jī)形成了雙CPU結(jié)構(gòu)，有效避免了裝置精度低、速度慢以及保護(hù)不完善等各種缺點(diǎn)，基恩人發(fā)揮CPU中各種結(jié)構(gòu)上的并行工作以及合理分工優(yōu)勢，體現(xiàn)出DSP芯片數(shù)字信息化、運(yùn)行速度比較快等各種優(yōu)勢，不僅可以滿足繼電保護(hù)所具備選擇性、速動(dòng)性及可靠性要求，還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)測量高精度。該裝置主要包括以下幾個(gè)單元：

（1）中央處理單元：這個(gè)模塊是由單片機(jī)和DSP芯片共同形成雙CPU結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了定時(shí)、邏輯判斷、計(jì)算、采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)等各種功能。

（2）開關(guān)量的輸入輸出單元：該模塊單元也從常開接點(diǎn)所取出，用來識(shí)別現(xiàn)場的開關(guān)狀態(tài)，需要的開關(guān)變量有真空斷路器合閘、分閘狀態(tài)等，當(dāng)線路發(fā)生故障就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號。

（3）交流采樣單元：主要功能是收集三相電壓、電流及零序等各種電壓電流。

（4）人機(jī)交互接口單元：對輸入定值、顯示電網(wǎng)的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、故障類型及數(shù)據(jù)通訊上位機(jī)。

2.2 機(jī)械絲桿閉鎖裝置技術(shù)改造和加鎖管理應(yīng)用分析

（1）原有機(jī)械絲桿閉鎖裝置的不安全因素和其它客觀因素。

①綜采工作面切巷在兩百米以上，而回采工作時(shí)配電點(diǎn)與設(shè)備供電距離一般都在六百米以上，造成設(shè)備多、空間狹窄和供電距離遠(yuǎn)等各種現(xiàn)象。導(dǎo)致井下的電工偷懶，不想走路，而打電話聯(lián)系其它非專職的電鉗工人員停送電，非專職電鉗工人員因不了解供電系統(tǒng)，進(jìn)行盲目操作從而造成誤停電或誤送電事故的發(fā)生。

②掘進(jìn)工作面施工過程中出現(xiàn)單頭掘進(jìn)兩千米以上超長距離施工情況，并在掘進(jìn)過程中，出現(xiàn)抽探隊(duì)、掘進(jìn)隊(duì)等隊(duì)伍同時(shí)用電施工，造成多個(gè)施工單位在一個(gè)掘進(jìn)工作面上共用一個(gè)配電點(diǎn)現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)因發(fā)生故障某一個(gè)單位突然停電，機(jī)電設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響掘進(jìn)生產(chǎn)進(jìn)度。在這種情況下處理故障，因急于恢復(fù)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，情急之中沒能及時(shí)通知其它施工單位，導(dǎo)致其它用電單位受到連帶影響，電鉗工因急于掘進(jìn)生產(chǎn)而出現(xiàn)盲目送電的現(xiàn)象。

（2）經(jīng)過技術(shù)改造后的閉鎖裝置結(jié)構(gòu)及工作圖（見圖1）。

（3）改進(jìn)后的裝置在應(yīng)用過程中的優(yōu)點(diǎn)。

①花費(fèi)少，改進(jìn)簡單：只需在機(jī)械絲桿閉鎖裝置中絲桿中部打一個(gè)準(zhǔn)6 mm的小孔，加之一把長桿金屬鎖，技術(shù)改進(jìn)工作就完成了。且其推廣周期也很短，經(jīng)過對井下供電管理制度進(jìn)行重新編制后，只需要一至兩個(gè)星期時(shí)間的技術(shù)推廣加上現(xiàn)場糾偏，井下供用電單位基本就熟悉了整個(gè)新技術(shù)及其全過程管理。

②能避免非專職電鉗工誤停電或誤送電：為了避免非專職電鉗工進(jìn)行操作，在綜采工作面高低壓防爆開關(guān)停送電操作過程中，需在閉鎖桿上加一把金屬鎖，鑰匙統(tǒng)一由專職電鉗工保管，并且只有他們才能開啟該金屬鎖。

③能避免多個(gè)單位同時(shí)在一條線路上用電當(dāng)故障發(fā)生時(shí)亂送電：不管哪個(gè)用電單位出現(xiàn)故障的時(shí)候，只要將公用的防爆饋電開關(guān)閉鎖進(jìn)行加鎖，并由處理故障的單位電鉗工隨身保管鑰匙，可避免其它用電單位由于著急生產(chǎn)而盲目送電的情況發(fā)生。

④具有避免處理井下電氣設(shè)備故障時(shí)不能按章停上一級饋電開關(guān)和啟動(dòng)開關(guān)優(yōu)點(diǎn)：在煤礦井下處理電氣設(shè)備故障時(shí)，只要負(fù)責(zé)人停電落鎖，鑰匙有負(fù)責(zé)人隨身保管即可。

3 結(jié)語

應(yīng)當(dāng)利用這種裝有閉鎖裝置的防爆門重點(diǎn)保護(hù)礦井口，以方便人員逃生和救援力量的快速介入。

參考文獻(xiàn)

[1] 許濤.煤礦高壓防爆開關(guān)欠電壓保護(hù)的分析與改進(jìn)[J].山東煤炭科技，2010.

[2] 張俊麗.煤礦井下防爆開關(guān)機(jī)械絲桿閉鎖裝置防護(hù)鎖的研制[J].煤，2013.endprint

摘 要：煤炭的開采一直都是危險(xiǎn)性較高的礦業(yè)開采工程之一，煤炭掘進(jìn)過程中的爆炸事故在我們周邊頻頻發(fā)生，造成了無法挽回的生命損失。而作為防爆開關(guān)間的閉鎖，在防止掘進(jìn)中的爆炸事故中起著非常關(guān)鍵的作用。本文對防爆開關(guān)間的閉鎖在煤礦掘進(jìn)中的應(yīng)用展開探討，供同行參考。

關(guān)鍵詞：防爆開關(guān)間 閉鎖 煤礦掘進(jìn) 應(yīng)用

中圖分類號：TD684 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0087-02

防爆開關(guān)間是煤礦礦井中非常重要的安全防爆裝置，而閉鎖是該裝置中最為重要的部件。雖然該項(xiàng)裝置在我國煤炭開采過程中的應(yīng)用范圍較為廣泛，但其功能單一，整體技術(shù)水平也相對落后，已無法滿足現(xiàn)階段煤礦開采防爆安全的需要，因此需要進(jìn)行必要的改進(jìn)。

1 防爆開關(guān)間的閉鎖作用

1.1 制止火災(zāi)蔓延

在煤炭掘進(jìn)礦井中，并不是只有單一的一個(gè)掘進(jìn)通道，而是數(shù)條甚至數(shù)十條掘進(jìn)通道同時(shí)開工，這就形成了一個(gè)復(fù)雜的地下掘進(jìn)網(wǎng)路。由于網(wǎng)路之間是互通的，一旦某一個(gè)掘進(jìn)通道發(fā)生事故，如果不采取緊急處理措施，就會(huì)造成爆炸或者火災(zāi)迅速蔓延，造成大范圍的人員傷亡，甚至?xí)輾д麄€(gè)礦井。而防爆開關(guān)間的閉鎖，就能很好地解決事故蔓延的問題。這種閉鎖裝置是與安全控制中心相連接的，一旦安全中心通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，就可以迅速作出反應(yīng)，給臨近的防爆開關(guān)間的閉鎖裝置發(fā)出指令，使得防爆門迅速關(guān)閉，從而將火災(zāi)封閉在一定的區(qū)域內(nèi)，制止事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步縮短反應(yīng)時(shí)間，一般在閉鎖裝置上安裝了火災(zāi)感應(yīng)器以及內(nèi)置的信息處理元件，能夠在探測到火災(zāi)的第一時(shí)間內(nèi)自行啟動(dòng)閉鎖裝置，從而達(dá)到良好的防爆效果。

1.2 火災(zāi)探測功能

煤炭自然是有一個(gè)發(fā)展的過程的，煤炭自然如果可以在自然初期可以發(fā)現(xiàn)的話，就可以避免了很多火災(zāi)的發(fā)生，煤炭自然這一項(xiàng)最為重要的。空氣中CO濃度的變化，我們可以把它作為判斷煤自燃的地點(diǎn)與發(fā)展程度的重要參考。在防爆的開關(guān)閉鎖里設(shè)置上CO濃度檢測傳感器，加上氣象色譜儀與紅外線分析儀的相結(jié)合，并且通過束管法進(jìn)行遠(yuǎn)距離取樣，可實(shí)現(xiàn)對地面連續(xù)自動(dòng)報(bào)警與檢測。另外利用多波段紅外輻射直接監(jiān)測煤炭自燃潛伏期煤礦巷道空氣中的CO和CO2氣體的濃度，應(yīng)用信息融合技術(shù)提取火災(zāi)早期的過程特征信息，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的極早期探測與真假火災(zāi)源辨識(shí)，將火災(zāi)報(bào)警時(shí)間提前到煤炭自燃潛伏期，提供足夠的救火時(shí)間，從而達(dá)成火災(zāi)預(yù)警提高安全生產(chǎn)的目的。

1.3 便于人員逃生

利用這種帶有自動(dòng)閉鎖裝置的防爆開關(guān)間，能夠在井下設(shè)計(jì)出一個(gè)逃生通道。這個(gè)通道均由這種帶有閉鎖裝置的防爆門構(gòu)成，能夠在險(xiǎn)情發(fā)生的第一時(shí)間內(nèi)允許井下人員進(jìn)入該通道中，并迅速與外界空間隔絕，阻止火災(zāi)傷及通道內(nèi)的人員。同時(shí)在逃生通道中還能設(shè)置防爆隔間，在逃生通道被炸毀的情況下允許人員避難，且內(nèi)部應(yīng)儲(chǔ)存有常用的藥品和水，并具備良好的通風(fēng)條件。

2 對現(xiàn)階段爆開關(guān)間閉鎖的技術(shù)改造分析

2.1 安裝煤礦井下高壓防爆開關(guān)及其閉鎖裝置的綜合保護(hù)器

在設(shè)計(jì)開關(guān)保護(hù)器上，硬件電路主要是保證電網(wǎng)正常工作，直接影響著保護(hù)器運(yùn)行的連續(xù)性、可靠性與安全性。因此對硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將實(shí)用化確定為最終目標(biāo)。設(shè)計(jì)要以如下幾點(diǎn)作為主要原則：第一，努力提升可靠性和準(zhǔn)確性；第二，便于調(diào)試、安裝、維護(hù)、運(yùn)行；第三，滿足性能要求基礎(chǔ)上，盡可能對硬件系統(tǒng)進(jìn)行簡化，降低總體成本。本文設(shè)計(jì)中使用了擅長數(shù)字信號處理、運(yùn)算速度較快DSP芯片（TMS320F2812），該芯片作為CPU控制模擬量，主要是采集、計(jì)算以及保護(hù)等各種輸出和輸入功能。因這種裝置具備較高實(shí)時(shí)性，在實(shí)際運(yùn)用中加設(shè)一塊單片機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)CPU負(fù)責(zé)液晶顯示、人機(jī)對話與上位機(jī)通信等各種實(shí)時(shí)性系統(tǒng)任務(wù)。該DSP與單片機(jī)形成了雙CPU結(jié)構(gòu)，有效避免了裝置精度低、速度慢以及保護(hù)不完善等各種缺點(diǎn)，基恩人發(fā)揮CPU中各種結(jié)構(gòu)上的并行工作以及合理分工優(yōu)勢，體現(xiàn)出DSP芯片數(shù)字信息化、運(yùn)行速度比較快等各種優(yōu)勢，不僅可以滿足繼電保護(hù)所具備選擇性、速動(dòng)性及可靠性要求，還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)測量高精度。該裝置主要包括以下幾個(gè)單元：

（1）中央處理單元：這個(gè)模塊是由單片機(jī)和DSP芯片共同形成雙CPU結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了定時(shí)、邏輯判斷、計(jì)算、采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)等各種功能。

（2）開關(guān)量的輸入輸出單元：該模塊單元也從常開接點(diǎn)所取出，用來識(shí)別現(xiàn)場的開關(guān)狀態(tài)，需要的開關(guān)變量有真空斷路器合閘、分閘狀態(tài)等，當(dāng)線路發(fā)生故障就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號。

（3）交流采樣單元：主要功能是收集三相電壓、電流及零序等各種電壓電流。

（4）人機(jī)交互接口單元：對輸入定值、顯示電網(wǎng)的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、故障類型及數(shù)據(jù)通訊上位機(jī)。

2.2 機(jī)械絲桿閉鎖裝置技術(shù)改造和加鎖管理應(yīng)用分析

（1）原有機(jī)械絲桿閉鎖裝置的不安全因素和其它客觀因素。

①綜采工作面切巷在兩百米以上，而回采工作時(shí)配電點(diǎn)與設(shè)備供電距離一般都在六百米以上，造成設(shè)備多、空間狹窄和供電距離遠(yuǎn)等各種現(xiàn)象。導(dǎo)致井下的電工偷懶，不想走路，而打電話聯(lián)系其它非專職的電鉗工人員停送電，非專職電鉗工人員因不了解供電系統(tǒng)，進(jìn)行盲目操作從而造成誤停電或誤送電事故的發(fā)生。

②掘進(jìn)工作面施工過程中出現(xiàn)單頭掘進(jìn)兩千米以上超長距離施工情況，并在掘進(jìn)過程中，出現(xiàn)抽探隊(duì)、掘進(jìn)隊(duì)等隊(duì)伍同時(shí)用電施工，造成多個(gè)施工單位在一個(gè)掘進(jìn)工作面上共用一個(gè)配電點(diǎn)現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)因發(fā)生故障某一個(gè)單位突然停電，機(jī)電設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響掘進(jìn)生產(chǎn)進(jìn)度。在這種情況下處理故障，因急于恢復(fù)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，情急之中沒能及時(shí)通知其它施工單位，導(dǎo)致其它用電單位受到連帶影響，電鉗工因急于掘進(jìn)生產(chǎn)而出現(xiàn)盲目送電的現(xiàn)象。

（2）經(jīng)過技術(shù)改造后的閉鎖裝置結(jié)構(gòu)及工作圖（見圖1）。

（3）改進(jìn)后的裝置在應(yīng)用過程中的優(yōu)點(diǎn)。

①花費(fèi)少，改進(jìn)簡單：只需在機(jī)械絲桿閉鎖裝置中絲桿中部打一個(gè)準(zhǔn)6 mm的小孔，加之一把長桿金屬鎖，技術(shù)改進(jìn)工作就完成了。且其推廣周期也很短，經(jīng)過對井下供電管理制度進(jìn)行重新編制后，只需要一至兩個(gè)星期時(shí)間的技術(shù)推廣加上現(xiàn)場糾偏，井下供用電單位基本就熟悉了整個(gè)新技術(shù)及其全過程管理。

②能避免非專職電鉗工誤停電或誤送電：為了避免非專職電鉗工進(jìn)行操作，在綜采工作面高低壓防爆開關(guān)停送電操作過程中，需在閉鎖桿上加一把金屬鎖，鑰匙統(tǒng)一由專職電鉗工保管，并且只有他們才能開啟該金屬鎖。

③能避免多個(gè)單位同時(shí)在一條線路上用電當(dāng)故障發(fā)生時(shí)亂送電：不管哪個(gè)用電單位出現(xiàn)故障的時(shí)候，只要將公用的防爆饋電開關(guān)閉鎖進(jìn)行加鎖，并由處理故障的單位電鉗工隨身保管鑰匙，可避免其它用電單位由于著急生產(chǎn)而盲目送電的情況發(fā)生。

④具有避免處理井下電氣設(shè)備故障時(shí)不能按章停上一級饋電開關(guān)和啟動(dòng)開關(guān)優(yōu)點(diǎn)：在煤礦井下處理電氣設(shè)備故障時(shí)，只要負(fù)責(zé)人停電落鎖，鑰匙有負(fù)責(zé)人隨身保管即可。

3 結(jié)語

應(yīng)當(dāng)利用這種裝有閉鎖裝置的防爆門重點(diǎn)保護(hù)礦井口，以方便人員逃生和救援力量的快速介入。

參考文獻(xiàn)

[1] 許濤.煤礦高壓防爆開關(guān)欠電壓保護(hù)的分析與改進(jìn)[J].山東煤炭科技，2010.

[2] 張俊麗.煤礦井下防爆開關(guān)機(jī)械絲桿閉鎖裝置防護(hù)鎖的研制[J].煤，2013.endprint

摘 要：煤炭的開采一直都是危險(xiǎn)性較高的礦業(yè)開采工程之一，煤炭掘進(jìn)過程中的爆炸事故在我們周邊頻頻發(fā)生，造成了無法挽回的生命損失。而作為防爆開關(guān)間的閉鎖，在防止掘進(jìn)中的爆炸事故中起著非常關(guān)鍵的作用。本文對防爆開關(guān)間的閉鎖在煤礦掘進(jìn)中的應(yīng)用展開探討，供同行參考。

關(guān)鍵詞：防爆開關(guān)間 閉鎖 煤礦掘進(jìn) 應(yīng)用

中圖分類號：TD684 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0087-02

防爆開關(guān)間是煤礦礦井中非常重要的安全防爆裝置，而閉鎖是該裝置中最為重要的部件。雖然該項(xiàng)裝置在我國煤炭開采過程中的應(yīng)用范圍較為廣泛，但其功能單一，整體技術(shù)水平也相對落后，已無法滿足現(xiàn)階段煤礦開采防爆安全的需要，因此需要進(jìn)行必要的改進(jìn)。

1 防爆開關(guān)間的閉鎖作用

1.1 制止火災(zāi)蔓延

在煤炭掘進(jìn)礦井中，并不是只有單一的一個(gè)掘進(jìn)通道，而是數(shù)條甚至數(shù)十條掘進(jìn)通道同時(shí)開工，這就形成了一個(gè)復(fù)雜的地下掘進(jìn)網(wǎng)路。由于網(wǎng)路之間是互通的，一旦某一個(gè)掘進(jìn)通道發(fā)生事故，如果不采取緊急處理措施，就會(huì)造成爆炸或者火災(zāi)迅速蔓延，造成大范圍的人員傷亡，甚至?xí)輾д麄€(gè)礦井。而防爆開關(guān)間的閉鎖，就能很好地解決事故蔓延的問題。這種閉鎖裝置是與安全控制中心相連接的，一旦安全中心通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，就可以迅速作出反應(yīng)，給臨近的防爆開關(guān)間的閉鎖裝置發(fā)出指令，使得防爆門迅速關(guān)閉，從而將火災(zāi)封閉在一定的區(qū)域內(nèi)，制止事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步縮短反應(yīng)時(shí)間，一般在閉鎖裝置上安裝了火災(zāi)感應(yīng)器以及內(nèi)置的信息處理元件，能夠在探測到火災(zāi)的第一時(shí)間內(nèi)自行啟動(dòng)閉鎖裝置，從而達(dá)到良好的防爆效果。

1.2 火災(zāi)探測功能

煤炭自然是有一個(gè)發(fā)展的過程的，煤炭自然如果可以在自然初期可以發(fā)現(xiàn)的話，就可以避免了很多火災(zāi)的發(fā)生，煤炭自然這一項(xiàng)最為重要的?？諝庵蠧O濃度的變化，我們可以把它作為判斷煤自燃的地點(diǎn)與發(fā)展程度的重要參考。在防爆的開關(guān)閉鎖里設(shè)置上CO濃度檢測傳感器，加上氣象色譜儀與紅外線分析儀的相結(jié)合，并且通過束管法進(jìn)行遠(yuǎn)距離取樣，可實(shí)現(xiàn)對地面連續(xù)自動(dòng)報(bào)警與檢測。另外利用多波段紅外輻射直接監(jiān)測煤炭自燃潛伏期煤礦巷道空氣中的CO和CO2氣體的濃度，應(yīng)用信息融合技術(shù)提取火災(zāi)早期的過程特征信息，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的極早期探測與真假火災(zāi)源辨識(shí)，將火災(zāi)報(bào)警時(shí)間提前到煤炭自燃潛伏期，提供足夠的救火時(shí)間，從而達(dá)成火災(zāi)預(yù)警提高安全生產(chǎn)的目的。

1.3 便于人員逃生

利用這種帶有自動(dòng)閉鎖裝置的防爆開關(guān)間，能夠在井下設(shè)計(jì)出一個(gè)逃生通道。這個(gè)通道均由這種帶有閉鎖裝置的防爆門構(gòu)成，能夠在險(xiǎn)情發(fā)生的第一時(shí)間內(nèi)允許井下人員進(jìn)入該通道中，并迅速與外界空間隔絕，阻止火災(zāi)傷及通道內(nèi)的人員。同時(shí)在逃生通道中還能設(shè)置防爆隔間，在逃生通道被炸毀的情況下允許人員避難，且內(nèi)部應(yīng)儲(chǔ)存有常用的藥品和水，并具備良好的通風(fēng)條件。

2 對現(xiàn)階段爆開關(guān)間閉鎖的技術(shù)改造分析

2.1 安裝煤礦井下高壓防爆開關(guān)及其閉鎖裝置的綜合保護(hù)器

在設(shè)計(jì)開關(guān)保護(hù)器上，硬件電路主要是保證電網(wǎng)正常工作，直接影響著保護(hù)器運(yùn)行的連續(xù)性、可靠性與安全性。因此對硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將實(shí)用化確定為最終目標(biāo)。設(shè)計(jì)要以如下幾點(diǎn)作為主要原則：第一，努力提升可靠性和準(zhǔn)確性；第二，便于調(diào)試、安裝、維護(hù)、運(yùn)行；第三，滿足性能要求基礎(chǔ)上，盡可能對硬件系統(tǒng)進(jìn)行簡化，降低總體成本。本文設(shè)計(jì)中使用了擅長數(shù)字信號處理、運(yùn)算速度較快DSP芯片（TMS320F2812），該芯片作為CPU控制模擬量，主要是采集、計(jì)算以及保護(hù)等各種輸出和輸入功能。因這種裝置具備較高實(shí)時(shí)性，在實(shí)際運(yùn)用中加設(shè)一塊單片機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)CPU負(fù)責(zé)液晶顯示、人機(jī)對話與上位機(jī)通信等各種實(shí)時(shí)性系統(tǒng)任務(wù)。該DSP與單片機(jī)形成了雙CPU結(jié)構(gòu)，有效避免了裝置精度低、速度慢以及保護(hù)不完善等各種缺點(diǎn)，基恩人發(fā)揮CPU中各種結(jié)構(gòu)上的并行工作以及合理分工優(yōu)勢，體現(xiàn)出DSP芯片數(shù)字信息化、運(yùn)行速度比較快等各種優(yōu)勢，不僅可以滿足繼電保護(hù)所具備選擇性、速動(dòng)性及可靠性要求，還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)測量高精度。該裝置主要包括以下幾個(gè)單元：

（1）中央處理單元：這個(gè)模塊是由單片機(jī)和DSP芯片共同形成雙CPU結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了定時(shí)、邏輯判斷、計(jì)算、采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)等各種功能。

（2）開關(guān)量的輸入輸出單元：該模塊單元也從常開接點(diǎn)所取出，用來識(shí)別現(xiàn)場的開關(guān)狀態(tài)，需要的開關(guān)變量有真空斷路器合閘、分閘狀態(tài)等，當(dāng)線路發(fā)生故障就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號。

（3）交流采樣單元：主要功能是收集三相電壓、電流及零序等各種電壓電流。

（4）人機(jī)交互接口單元：對輸入定值、顯示電網(wǎng)的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、故障類型及數(shù)據(jù)通訊上位機(jī)。

2.2 機(jī)械絲桿閉鎖裝置技術(shù)改造和加鎖管理應(yīng)用分析

（1）原有機(jī)械絲桿閉鎖裝置的不安全因素和其它客觀因素。

①綜采工作面切巷在兩百米以上，而回采工作時(shí)配電點(diǎn)與設(shè)備供電距離一般都在六百米以上，造成設(shè)備多、空間狹窄和供電距離遠(yuǎn)等各種現(xiàn)象。導(dǎo)致井下的電工偷懶，不想走路，而打電話聯(lián)系其它非專職的電鉗工人員停送電，非專職電鉗工人員因不了解供電系統(tǒng)，進(jìn)行盲目操作從而造成誤停電或誤送電事故的發(fā)生。

②掘進(jìn)工作面施工過程中出現(xiàn)單頭掘進(jìn)兩千米以上超長距離施工情況，并在掘進(jìn)過程中，出現(xiàn)抽探隊(duì)、掘進(jìn)隊(duì)等隊(duì)伍同時(shí)用電施工，造成多個(gè)施工單位在一個(gè)掘進(jìn)工作面上共用一個(gè)配電點(diǎn)現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)因發(fā)生故障某一個(gè)單位突然停電，機(jī)電設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響掘進(jìn)生產(chǎn)進(jìn)度。在這種情況下處理故障，因急于恢復(fù)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，情急之中沒能及時(shí)通知其它施工單位，導(dǎo)致其它用電單位受到連帶影響，電鉗工因急于掘進(jìn)生產(chǎn)而出現(xiàn)盲目送電的現(xiàn)象。

（2）經(jīng)過技術(shù)改造后的閉鎖裝置結(jié)構(gòu)及工作圖（見圖1）。

（3）改進(jìn)后的裝置在應(yīng)用過程中的優(yōu)點(diǎn)。

①花費(fèi)少，改進(jìn)簡單：只需在機(jī)械絲桿閉鎖裝置中絲桿中部打一個(gè)準(zhǔn)6 mm的小孔，加之一把長桿金屬鎖，技術(shù)改進(jìn)工作就完成了。且其推廣周期也很短，經(jīng)過對井下供電管理制度進(jìn)行重新編制后，只需要一至兩個(gè)星期時(shí)間的技術(shù)推廣加上現(xiàn)場糾偏，井下供用電單位基本就熟悉了整個(gè)新技術(shù)及其全過程管理。

②能避免非專職電鉗工誤停電或誤送電：為了避免非專職電鉗工進(jìn)行操作，在綜采工作面高低壓防爆開關(guān)停送電操作過程中，需在閉鎖桿上加一把金屬鎖，鑰匙統(tǒng)一由專職電鉗工保管，并且只有他們才能開啟該金屬鎖。

③能避免多個(gè)單位同時(shí)在一條線路上用電當(dāng)故障發(fā)生時(shí)亂送電：不管哪個(gè)用電單位出現(xiàn)故障的時(shí)候，只要將公用的防爆饋電開關(guān)閉鎖進(jìn)行加鎖，并由處理故障的單位電鉗工隨身保管鑰匙，可避免其它用電單位由于著急生產(chǎn)而盲目送電的情況發(fā)生。

④具有避免處理井下電氣設(shè)備故障時(shí)不能按章停上一級饋電開關(guān)和啟動(dòng)開關(guān)優(yōu)點(diǎn)：在煤礦井下處理電氣設(shè)備故障時(shí)，只要負(fù)責(zé)人停電落鎖，鑰匙有負(fù)責(zé)人隨身保管即可。

3 結(jié)語

應(yīng)當(dāng)利用這種裝有閉鎖裝置的防爆門重點(diǎn)保護(hù)礦井口，以方便人員逃生和救援力量的快速介入。

參考文獻(xiàn)

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