煤矿防爆安全知识讲义(幻灯片版)

• 2.4 安装类别
• 安装类别（过电压类别）主要对低压电 器面言，矿用电气设备按GB/T14048.1 低压开关设备和控制设备总则的有关规 定，基本按III、IV类考虑。
• 3 煤矿井下巷道内的气体 • 把煤层及其围岩涌出的天然气和井下巷道内由 于大气氧与煤、岩石、木棚之间化学反应和生 物化学反应以及在井下钻眼爆破工作和有机物 质燃烧形成的工艺气体，均统称为矿井气体。 矿井气体的主要成份是瓦斯，也称甲烷（CH4） 及其同系物，煤矿井下最危险的是爆炸性气体。 它包括甲烷（98％）及其同系物（乙烷、丙 烷、丁烷）及其它可燃性气体。井下空气中瓦 斯的含量很大程度上取决于地质构造、煤层埋 藏深浅程度及开拓方式。
• 3.1 在掘进巷道打眼放炮情况下 • 据有关资料介绍，放炮后大约在半分钟 之内，瓦斯浓度由1％提高到16％；在1 分钟之内，瓦斯浓度可提高到30%左右； 在3～15分钟内，瓦斯浓度降低到4.5％。 当局扇停止通风时，这种巷道瓦斯积聚 浓度则随着瓦斯绝对涌出量的增加、瓦 斯浓度超限时间的延长、巷道长度及倾 角增大而增大。
• 2 我国煤矿井下的基本工况条件 • 2.1 供电系统和电压等级 • 煤矿供电系统一般为地面变电所，以10kV或 6kV供电下井中央变电所、采区变电所直到工 作面配电点，基本属于垂直方式四级供电系统。 煤矿井下电气设备的发展伴随着供电电压等级 的变化而发展。采区供电电压普遍采用380V、 660V、1140V电压等级，综采机械化工作面 现已采用3300V电压等级，手动电动工具（例 煤电钻）及井下照明均规定采用127V电压等 级。
• 3.2 在回采工作面的采煤机附近落煤带 和工作面与回风巷交界处 采煤机落煤带内瓦斯涌出量除了与 煤的瓦斯含量有关以外，还与落下的煤 和新暴露煤壁的瓦斯逸出量有关，一般 认为开采煤层的厚度、工作面风速、煤 层瓦斯天然含量和回采工作面平均日推 进速度是使最大瓦斯浓度超过工作面各 断面平均值的主要因素。
• 煤矿井下空气湿度较大，矿井水蒸汽有腐 蚀作用，电气设备在长期运行过程中由于 煤尘向电气外壳内部不断侵入，会使原有 电气材料绝缘性能降低，严重者会导致电 气击穿现象；也由于电气保护装置调整不 符合要求或者保护失效，电气设备大功率 的放电，对绝缘材料产生热作用；
• 3.3 矿井瓦斯等级的划分 • 《煤矿安全规程》规定，一个矿井中，只要有 一个煤（岩）层发现过瓦斯，该矿井即定为瓦 斯矿井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度进行 管理。矿井瓦斯等级，按照平均日产1t煤涌出 瓦斯量和瓦斯形式进行划分，即低瓦斯矿井： 10m3及其以下，高压斯矿井10m3以上及煤与 瓦斯突出矿井三种。对低瓦斯矿井中，个别采 区瓦斯涌出量较大或瓦斯涌出有异常情况时， 则该采区应按高瓦斯区进行管理，具体由矿务 局定时组织鉴定工作，报上级部门批准执行。
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第八篇 试验检测 1、概述 2、防爆性能试验 3、电气性能试验
前
言
• 煤炭、石油、化学、纺织等工业在国民经济中 占很重要的地位，这些行业在生产过程中会产 生爆炸性气体．蒸汽或爆炸性粉尘，这种场所 均称为爆炸性危险场所。按国际IEC标准和我 国防爆标志GB3836.1的规定，防爆电气设备 分为二类，即I类：煤矿用电气设备；II类： 除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。
• 第三篇 矿用隔爆型 电气设备“d” • 1、隔爆外壳的基本 防爆原理 • 2、隔爆型电气设备 • 3、隔爆型电气设备 结构
• 第四篇 增安型电气 设备“e” • 1、概述 • 2、通用要求 • 3、专用规定
• 第五篇 本质安全型电路 与本质安全型电气设备 “i” • 1、概述 • 2、本安型电路的防爆原 理 • 3、本安型电气设备的结 构要求 • 4、本安型电路设计计算 基础
煤矿防爆安全知识讲义
煤炭工业上海电气防爆检验站 2005．1
目 录
• 前 言 • 第一篇 矿井气体 爆炸 性混合物的形成 • 1、我国煤矿井下的基本 环境条件 • 2、我国煤矿井下的基本 工况条件 • 3、煤矿井下巷道内的气 体 • 4、爆炸性混合物的形成 • 第二篇 矿用防爆电气 设备的基本要求 • 1、概述 • 2、基本要求 • 3、专用规定 • 4、《煤矿安全规程》 对电气设备的有关规 定（摘录）
• 我国防爆标准GB3836.1《通用要求》中 规定电气设备环境温度在－20℃～＋ 40℃时能正常运行。以上的规定既考虑 煤矿井下矿工有较合适的工作环境，又 考虑了电气设备在运行中能基本防止高 温散热差及高、低温的热剧变、热老化 现象导致绝缘老化、工作寿命短，以确 保正常运行。
• 1.3 相对湿度 • 煤矿井下湿度大，有淋水是一大特点， 相对湿度在95～100％左右范围内变化， 当井下温度在大于＋25℃情况下，对电 气设备的绝缘性能影响很大。为此，I类 电气设备规定必须按国标GB／T2423.4 标准《交变湿热试验方法》进行测试， 以确保电气设备在恶劣气候条件下能正 常运转。
氨
二硫化碳 硫化氢 甲苯
NH3
CS2 H2S C7H8
5 2.1 2.7 1.5 4.0 15 1.2 4.3 1.27
15 9.5 34 82 75.6 28 60 45 6.75
0.28 0.25 0.1 0.019 0.019
2316 2383 2557 2893 2483
2484
• 4.2 电气设备在故障状态下电气绝缘材 料有机成份受热分解气体
• 对井下巷道内瓦斯含量主要取决于各种自然因 素，例如开采深度、煤层瓦斯含量、煤层中甲 烷压 • 力和透气性。一般来说，瓦斯主要的涌出源是 顺槽准备巷道的新暴露面和回采工作面经常更 新的移动工作面及采落的煤。在通风量不足的 情况下，巷道内瓦斯含量会超过“煤矿安全规 程”规定的标准。尤其在准备巷道的掘进工作 面，回采工作面的采煤机附近和工作面与回风 巷道的交界处附近更为严重。
• 第六篇 矿用一般型电气 设备“KY” • 1、概述 • 2、通用技术要求 • 3、专用技术要求 • 4、标志 • 5、铭牌
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第七篇 制造与维修 1、质量体系 2、生产制造的基本条件 3、隔爆型电气设备的使 用与维修 • 4、增安型电气设备的维 修 • 5、本质安全型电气设备 的使用与维修
• 这两种爆炸是伴生的，一般在瓦斯爆炸后引起 煤尘爆炸，而煤尘爆炸造成的破坏更为严重。 因此，《煤矿安全规程》对煤矿井下的空气成 份与井巷中风流速度都作了严格的规定。对采 掘设备也有相应的规定，例在综合机械化采掘 工作面，规定采煤机、掘进机设立内喷雾降尘 装置；对工作面、井下煤仓、溜煤眼、翻罐笼、 输送机、装煤机及其它转载地点都规定有外喷 雾或喷水措施。
• 除I类场所之外，II类场所按爆炸性物质出现 的频敏程度、持续时间又划分为“0区”．“1 区”、“2区”三个等级，其中0区危险程度 最大。 • 防爆型式是为防止点燃周围爆炸性混合物而对 电气设备结构所采取特定的安全措施，就我国 现有制定的强制性国家标准及近几年来的技术 状况来说，其防爆型式有：
• 隔爆型“d”、增安型“e”、本质安全型“i”、 正压外壳型“p”、油浸型“o”、充砂型“q”、 “n”型、浇封型“m”、特殊型“s”、混合型 （上述类型的复合，例d[ib]I）。我国煤矿井 下常用的型式以隔爆型、增安型、本质安全型、 特殊型及混合型为主，因此本讲义主要包括 《爆炸性气体环境用电气设备》通用要求、隔 爆型“d”、增安型“e”及本质安全型“i”四部 分。在我国煤矿井下还使用着矿用一般型电气 设备“KY”，为此，也一并作基本介绍。
• 自89年起，煤炭行业发展日产7000吨高产 高效综合机械化采掘工作面任务，我国采 煤机单机功率已达到500kW以上，整台采 煤机装机容量达1000kW以上，由此而使 井下采区供电电压由1140V电压等级向 3300V电压等级发展。
• 2.2 电压偏差 • 煤矿井下由于开采深度、层次的变化， 采煤工作面距离的移动及更换，井下用 电负荷经常变化，因此供电电压的波动 范围也较大，这就要求矿用电气设备能 在75%～110%的额定电压下正常工作， 同时对电性能提出更高的要求，如：矿 用电器的动作特性和电周围空间 • 煤矿井下作业空间狭窄，巷道受顶板压 力的作用造成煤块、岩石冒落，使电气 设备易遭碰、砸、压，而且煤矿生产作 业经常变动，电气设备需要频繁移动。 因此，要求矿用电气设备外壳既要防爆， 又要在承受强度情况下设计得轻巧，同 时电性能满足要求，运行可靠，操作简 单，维修方便。
• 1.5 电气设备壳内的环境条件 • 由于电气设备外壳达到防爆要求，因此 电气设备在正常运行中壳内温度扩散条 件差，尤其对经常频繁起动、停止工作 状态有分断大电流现象，其电器件触头 的电弧会引起设备内高分子绝缘材料的 分解，从而产生有害物质，导致电子、 电器元件工作条件的恶化。由于过负荷、 过电压等原因，在隔爆外壳中也会出现 电弧短路故障，电弧能量使得隔爆外壳 中的压力导常升高，甚至造成外壳结构 的破坏，这是值得引人注意的。
• 1.2 环境温度 • 煤矿井下的气温是随着地层深度和四季季节的 变化而有所区别，就同一地点的年平均温度比 较稳定，上下温差变化甚微。《煤矿安全规程》 规定生产矿井采掘工作面不得超过＋26℃， 机电峒室不得超过＋30℃。个别地点若超过 规定的温度，必须采取降温措施，进风井筒冬 季结冰时，必须装设空气预热设备，保持进风 口以下空气温度在＋2℃以上。
• 2.3 冲击与振动 • 矿用电气设备从井上到井下各场所的运 输过程要承受不同程度的冲击与振动， 采、掘、运机械（包括运输机车）用的 机械电气设备在设备运行更要承受不同 程度的冲击与振动，其振动频率、振幅 及时间与正弦振动概念不同，很难以现 有标准来判定，电气设备运行不正常与 冲击、振动也有很大关系。
• 由上可知，5％是爆炸下限，15％是爆 炸上限，它还随着初始压力的上升而提 高。任何爆炸性气体混合物都存在着爆 炸的下限和上限，现将列举几种名称列 表所示。
名称
分子式
可爆炸极限（体积比％） 下限（％）