煤礦機電運輸安全管理
機電科
魏濤
煤礦機電運輸安全管理
在煤礦生產中點的應用十分廣泛，掌握煤礦安全用電至關重要。現就電的基礎知識、礦井供電設備、井下電氣設備的隔爆與失爆、井下電網的三大保護、觸電事故分述如下：
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一、電的基礎知識
（一）電流、電壓和電阻
1、電流----電荷有規則的定向運動稱為電流。也作為電流強度的簡稱。電流有方向性，習慣上把正電荷流動的方向規定為電流的方向。
電流有兩種及：交流與直流。
交流電----電流的大小和方向隨時間作周期性變化。
直流電----電流的大小和方向不隨時間變化。
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電流用符號I 表示，單位為安培，簡稱安，用符號A表示。常用單位還有千安（kA）、毫安（mA）和微安（µA）。它們之間的關係是：
1 kA（千安）=1000A（安）
1A（安）=1000 mA（毫安）
1 mA（毫安）1000µA
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2、電壓
在電路中，由於電源中電動勢的作用，使電源的一端聚集正電荷，另一端聚集負電荷，形成電源的正極和負極。人們規定，正極電位高，負極電位低，在正負極間接上負載（如燈泡），構成閉合回路後，電流就會從高電位的正極經負載流向低電位的負極。電源正極和負極之間的電位差，稱為電壓。
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電壓用符號U表示，單位為伏特，簡稱伏，用符號V表示。常用單位有千伏（kV）、毫伏（mV）等。它們之間的關係是：
1 kA（千伏）=1000V（安）
1V（伏）=1000 mV（毫伏）
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3、電阻
物體對電流通過所呈現的阻力稱為電阻。電阻與導體的長度、斷麵和材料等有關。導體愈長，電阻愈大。斷麵愈大，電阻愈小；材料對電阻的影響用電阻係數來衡量。電阻係數以銀為最小，銅次之，呂再次之。因為銀的價格昂貴，所以人們一般以銅和呂來做導線。
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電阻用符號R或r表示，單位為歐姆，簡稱歐，用符號Ω表示。常用單位有千歐（kΩ）和兆歐（MΩ）。它們之間的關係是：
1 kΩ千歐=1000Ω（歐）
1MΩ（兆歐）=1000000Ω（歐）
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（二）導體、絕緣體和半導體
1、導體
電荷容易流過的物體稱為導體。常見的金屬如銀、銅、鋁等都是良好的導體，所以，礦用電纜的導電芯線，都是用銅和鋁作為導體。
除銀、銅、鋁外，還有其他金屬及各種水溶液等都是導體，大地也可作為導體。
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2、絕緣體
除導體之外，電荷難以流過的物體稱為絕緣體。常見的如橡膠、塑料、陶瓷、空氣等等。習慣上把絕緣體的電阻專門叫做絕緣電阻。用兆歐作單位，它是衡量絕緣性能好壞的依據。
絕緣體的絕緣性能隨條件而變化，一旦正常的絕緣受到損傷、過熱、受潮或加壓超過規定時，都能使其絕緣性能急劇下降，甚至失去絕緣性能，可能引起嚴重的後果。
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3、半導體
導電性能介於導體與絕緣體之間絕緣體之間的物質，稱為半導體。常見的半導體有鍺、矽、硒和半導體橡膠等。半導體經過加工後可以製成各種晶體管、半導體器件、集成電路等，廣泛應用於各種電子電路中，如手機、電視和煤礦生產中使用的矽整流、可控矽、綜合保護器等。
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（三）歐姆定律
水管中流過水流的大小與水管兩端壓力差成正比，與水管的阻力成反比，這是我們日常生活中經驗。同樣，由實驗證明。一段電阻內流過的電流大小與加在它兩端的電壓成正比，與電阻本身的電阻值成反比，這就是歐姆定律，可用下式表示：
I=U/R
式中： I——電流，A；
U——電壓，V；
R——電阻，Ω。
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（四）簡單電路
電流所流過的路徑稱為電路。電路是由電源、用電設備（負載）、連接導線和開關組成。
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圖1中所示，當開關2沒有閉合時，叫做開路，電路中沒有電流流過。當開關2閉合時，整個電路呈閉合狀態，有電流流過，此時叫做閉路。
如圖2所示，當開關2在閉合狀態時，電路因某中原因致使導線絕緣損壞，導致a點與b點連到一塊，此時電流不流經負載電阻，而是經負載很小的導線直接形成回路，這種現象就叫做“短路”。
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短路的特點是電流很大，其值可達額定電流的幾十倍或更大，很大的短路電流不僅能在極短的時間內迅速燒毀設備，甚至可能引起煤礦井下瓦斯煤塵爆炸事故。為了防止短路故障的發生，煤礦井下在電氣設備中裝設過流保護裝置，以防止因短路故障所造成的危害。
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（五）電功與電功率
我們知道燈泡是要消耗能量的，這個能量由電功或電能轉化而來。在單位時間，即一秒鍾內所作的電功，稱為電功率，或簡稱功率。
電功率用符號P表示，單位為瓦特，簡稱瓦，用符號W表示。功率和電壓與電流之間都保持著正比關係，可用下式表示：
P=U.I
式中 P——電功率.W.
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在實用中，經常用KW做單位，即1KW=1000W。例如電機銘牌標明的40KW就是指他的功率來說的，有時也罷功率叫做容量。
電功和電能通常用“度電”來表示。每1度電等於1KW的設備工作1h所消耗的電能，即1千瓦.小時。例如10個500W的燈泡工作1h，消耗5度電。
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二、煤礦企業要求供電具有：
1、可靠性----就是要求供電不間斷。
2、安全性----就是在供電過程中，不應發生人身觸電事故和設備事故，也不致引起火災和爆炸事故。
3、技術合理性----即供電質量要穩定。
4、經濟性----即基本建設投資少；設備材料消耗低；運行成本小。
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礦井供電設備主要包括：高壓控製設備，變電設備，低壓饋電設備及線路。主要任務是分配與輸送電能以及控製電路通與斷，完成供電。
目前，我國煤礦井下常用的供電電壓等級，交流有10kV或6kV及1140V、660V或380V、127V、36V和供架線式電機車使用的250V、250V直流電壓等級，以適應不同類型礦井的用電設備。
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（一）礦用高壓配電箱（俗稱高壓開關）
高壓配電箱可作為配電開關或控製保護變壓器、高壓電動機或高壓線路。礦用高壓配電箱分為兩種，即礦用一般型和隔爆型。
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（二）礦用變壓器
礦用變壓器是為適應煤礦生產對變壓器結構提出特殊要求的特種變壓器。它是供電係統中的主要設備，用途是改變交流電壓。煤礦常用的變壓器大多為降壓變壓器。分動力和照明。有油浸和幹式隔爆型之分。
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（三）低壓隔爆饋電開關
這種開關適用於有瓦斯、煤塵爆炸危險的礦井，是一種手動或電動合閘供電開關。主要用於井下低壓配電線路中，設在變壓器出口的一側，作為1140V及660V或380V低壓電網總配（饋）電開關，因此有“饋電”開關之稱。同時因為開關內有自動保護裝置，可以再線路中出現過流或漏電故障時，能自動跳閘切斷故障電源，所以又稱“自動”開關。
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（四）礦用電纜
礦用電纜主要有鎧裝電纜、橡套電纜和塑料電纜三種。用途是傳輸和分配電能。
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三、井下電氣設備的隔爆與失爆
各類電氣設備，對其采取一定的安全措施以後，能保證其在一定的爆炸危險場所實現安全供用電，這種電氣設備通稱為防爆電氣設備。隔爆型電氣設備是防爆電氣設備的一種類型，它的防爆標誌為ExdI，其含義Ex為防爆總標誌；d為隔爆型代號；I為煤礦用防爆電氣設備。讀作煤礦用隔爆型防爆電氣設備。
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隔爆，就是當電氣設備外殼內部的爆炸氣體發生爆炸時，不會引起外殼周圍的爆炸性氣體發生爆炸，凡是具有這種隔爆外殼的電氣設備就叫隔爆型電氣設備。
失爆，電氣的隔爆外殼失去了耐爆性或隔爆性就叫失爆。
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煤礦井下常見的電氣失爆現象有：
（1）、由於隔爆接合麵嚴重鏽蝕，有較大的機械傷痕，連接螺釘沒有壓緊而使隔爆間隙超過規定要求而造成失爆。
（2）、由於外力作用，如砸、壓、擠、碰等原因，使隔爆外殼變形或損壞；隔爆外殼上的蓋板、接線嘴、接線盒的連接螺釘折斷、螺紋損壞；連接螺釘不齊全，使機械強度達不到規定而失爆。
（3）、連接電纜沒有使用合格的密封圈或沒有密封圈，不用的電纜接線孔沒有使用合格的封堵擋板或沒有擋板而失爆。
（4）、接線柱、絕緣套管燒毀，使兩個空腔連通，外殼內部爆炸是時產生高的壓力使外殼損壞，發生失爆。
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四、井下電網三大保護
為了保證井下低壓供電安全，必須裝置漏電、接地、過流等三大保護。
（一）漏電保護
煤礦井下電氣事故大多數是因絕緣下降造成相間短路或接地（碰殼）等故障引起的，由於電氣的故障極易造成觸電或引起瓦斯、煤塵爆炸的危險，因此
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當絕緣下降到有危險的程度時能自動切斷電源，找出隱患，就能避免事故，保證安全用電。
為了達到這一目的，目前我國煤礦井下廣泛采用檢漏繼電器，作為絕緣監視和漏電保護裝置。
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（二）保護接地
把電氣設備中所有正常情況下不帶電的金屬外殼和構架，用導線與埋在地下的接地極連接起來，稱為保護接地。
（三）過流保護
過流是過電流的簡稱。是指流過電氣設備或電纜的電流超過正常允許值。過流可分為允許過流和不允許過流兩種，通常所說的過流是指不允許過流。
常見的過流故障有短路、過負荷和斷相三種。
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五、觸電事故
（一）觸電對人體的危害
觸電事故是人身觸及帶電體或接近高壓帶電體時，有電流通過人身而造成的。
觸電事故可分為兩大類，即電擊和電傷。
電擊主要造成人體內傷。
電傷主要是造成人體外傷。
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（二）發生觸電事故的原因
發生觸電事故的原因很多，一般常見的有：
（1）作業人員違反《規程》規定，如帶電作業，帶電檢修、搬遷電氣設備、電纜等。
（2）電氣設備或電纜受潮進水，絕緣損壞或設備外殼漏電，沒有及時修複。
（3）沒有嚴格執行停送電製度，如開關停電後沒設傳人看管或未掛警示標誌牌等造成誤送電或停錯電以及沒驗電。
（4）在電氣設備不完好、保護功能失效或沒有保護裝置以及有保護裝置甩掉不用而發生觸電事故
（5）人員在設有架線的巷道內行走，攜帶較長金屬工具或金屬材料等導電物體，觸及電機車架線而發生觸電事故。
（6）接近或觸及剛停電但未放電的高壓設備或高壓電纜
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（三）預防觸電事故的一般方法和措施
1、防止人體接觸或接近帶電導體
（1）將電氣設備的裸露帶電部分安裝在一定高度或加上圍欄。如井下電機車架線，按《規程》規定必須懸掛在一定高度以上。
（2）對於人體經常觸及的電氣設備采用低電壓，如照明、手持式電氣設備以及電話、信號裝置的供電額定電壓，不超過127V。遠距離控製線路的額定電壓，不超過36V。
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2、嚴格遵守各項安全用電製度
（1）井下不得帶電檢修、搬遷電氣設備等。
（2）非專職人員或非值班電氣人員，不得擅自操作電氣設備；操作高壓電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套，並穿電工絕緣靴或站在絕緣台上；127V手持式電氣設備的操作手柄和工作中必須接觸部分必須有良好絕緣。
（3）在切斷電源後，應將開關操作手柄閉鎖，並懸掛“有人工作，不準送電”警示牌，隻有執行這項停電操作的人員，才有權取下此牌並送電。
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3、采取保護措施
（1）嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。嚴禁由地麵中性點直接接地的變壓器或發電機直接向井下供電。
（2）井下電網進行保護接地。
（3）井下電網必須裝設漏電保護裝置。
（4）井下開關、控製設備應裝設過流保護裝置。
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提升與運輸
一、礦井提升設備
礦井提升設備是煤礦最重要的大型機電設備之一，是聯係地麵與井下的主要生產設備。
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（一）礦井提升設備的分類
根據井筒的傾角、用途、提升機和拖動類型的不同，礦井提升設備可分為如下類型。
（1）、按用途分類：
①主井提升設備。是專門提升井下生產的煤炭。
②副井提升設備。是專門提升矸石、下放材料，升降人員。
（2）、按提升機類型分類：
①單繩纏繞式提升設備。
②多繩摩擦式提升設備。
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（3）、按拖動類型分為交流電動機拖動和直流電動機拖動提升設備。
（4）按井筒傾角分為立井和斜井提升設備。
（二）礦井提升設備的組成
礦井提升設備主要由井架、天輪、提升容器、鋼絲繩、提升機等部分組成。
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（三）提升設備的工作係統
根據提升設備的特點和使用礦井條件的不同分為立井和斜井提升設備的工作係統。
立井提升係統
立井提升係統根據使用要求的不同，可分為立井單繩纏繞式箕鬥或罐籠提升係統；立井磨擦式單、多繩箕鬥或罐籠提升係統。
斜井提升係統
斜井可分為串車、箕鬥和人車等提升係統，現主要介紹串車提升係統。
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二、井下運輸設備
（一）帶式輸送機
帶式輸送機主要使用在井下水平巷道和傾斜巷道的運輸。向上運輸傾角≤18º，向下運輸傾角≤15º。目前使用的主要類型有以下幾種：
（1）固定式和鋼絲繩牽引帶式輸送機，用於井下主要運輸斜巷和水平運輸大巷。
（2）可伸縮帶式輸送機，主要使用在機械化采煤工作麵的順槽運輸。
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（二）刮板輸送機
刮板輸送機又稱溜子，是井下運輸中最常見的運輸設備。主要使用在采煤工作麵運輸及順槽運輸。根據使用條件可分為以下三類：
（1）普通刮板輸送機，其特點是輸送機隻能直線鋪設。隨工作麵推進，人工拆卸移溜。
（2）可彎曲刮板輸送機，可配合采煤機，金屬或單體液壓支架使用。可作為采煤機的導軌，隨工作麵的推井可實現蛇形自移。
（3）多機傳動高效鎧裝可彎曲刮板輸送機，主要是為綜合機械化采煤工作麵配套。
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（三）礦用小絞車
井下運輸用的小絞車，主要是指卷簡直徑1.6m以下的搬運絞車、調度絞車和回柱絞車。
（1）搬運絞車主要使用在大中型礦井的井下傾斜巷道運送物料。
（2）調度絞車一般使用在水平巷道調度車輛，或在中間巷拖動礦車，或用於輔助搬運。
（3）回柱絞車主要用在工作麵的回柱放頂，可安裝在回風巷內，或回采工作麵上端和中間。
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（四）礦用機車
礦用機車主要使用在井下水平運輸大巷。
我國使用的礦用機車主要是直流電機車。按使用條件和設備特點不同分為架線式電機車、防爆特殊型蓄電池機車、防爆柴油機車、防爆柴油齒軌機車、防爆柴油膠套輪機車等類型。
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三、提升運輸的安全設施
礦井提升運輸能否做到安全運行，安全設施有著十分重要的的作用。現介紹如下：
（1）井口安全門。在使用罐籠提升的立井井口及各水平的井底車場靠近筒處，必須設置防止人員、礦車及其實他物品墜落到井下的安全門。井口安全門必須和提升信號係統相閉鎖。
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（2）罐籠防墜器。《規程》規定：升降人員或升降人員和物料的單繩提升罐籠、帶乘人間的箕鬥，必須設置可靠的防墜器。當提升繩或連接裝置一旦發生斷裂，防墜器可使罐籠安全而平穩地支承在井筒的罐道上，起到保護作用。
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（3）防過卷保護裝置。立井提升時，當容器超過正常終端停止位置0.5m時，該裝置能使提升係統實現安全製動。
（4）滿倉和鬆繩保護裝置。立井或斜井箕鬥提升時，當煤倉滿或箕鬥卡住造成鬆繩，該裝置能自動發出警告信號並進行安全保護。
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（5）斜井平台阻車器。在斜井上部的水平車場設置。目的是防止因推車工失誤時，造成礦車自行下滑。
（6）防跑車裝置。所有軌道斜井必須設置“一坡三擋”。
（7）斜井人車斷繩防墜裝置。
（8）斜井帶式輸送機安全裝置。
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