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煤矿如何做好矿井防雷接地?

发表于 2021-12-14 浏览:
由于其特殊的地理环境,煤矿极易遭受雷击,从现实中不难看出,近年来煤矿因雷击引发的生产事故不断发生。分析了煤矿易遭雷击的原因和煤矿雷击的安全隐患,对煤矿各部位、各系统易遭雷击的类型进行了分类,并进一步针对煤矿各部位、各系统不同类型的雷击,制定了必要的防雷措施。希望对当前的矿井防雷工作有所帮助。

由于其特殊的地理环境,煤矿极易遭受雷击,从现实中不难看出,近年来煤矿因雷击引发的生产事故不断发生。分析了煤矿易遭雷击的原因和煤矿雷击的安全隐患,对煤矿各部位、各系统易遭雷击的类型进行了分类,并进一步针对煤矿各部位、各系统不同类型的雷击,制定了必要的防雷措施。希望对当前的矿井防雷工作有所帮助。

雷电灾害是最严重的自然灾害之一。随着我国煤矿工业现代化进程的加快和电子技术的快速发展,各种敏感电子设备不断应用于煤矿的电力系统、通信系统和各种监控系统,煤矿防雷形势日益严峻。作者所在的地区有很多煤矿,方便他参观现场。然后,他用自己的理论知识分析了煤矿雷击的隐患,并提出了防雷措施。

1.煤矿易遭雷击的原因分析

根据雷击的选择性,空旷地区和土壤电阻率突变的地方容易遭受雷击。煤矿都位于空旷地带,很多煤矿都位于岩土交界处,土壤电阻率突然变化的地方。煤矿区是一个容易遭受雷击的地方。

地形对雷暴的移动有以下影响:积雨云遇到山体块体时,受迎风面上升气流的影响,雷暴在山体迎风面停滞移动较少;当积雨云被山脉阻挡时,雷暴沿着山脉移动。如果山里有缺口,雷暴就会沿着山口移动。在我国大部分地区,山区的东坡、南坡和西北坡更容易遭受雷击,而山地平坦地区比峡谷更容易遭受雷击。因此,如果煤矿位于上述地带,很容易被雷击。

另一方面,煤矿在生产运输过程中会产生大量的煤尘。这些粉尘会悬浮在矿区上方的空气中,这无疑会增加矿区上方空气的电导率。当雷云到达矿区上空时,悬浮的粉尘在雷云与矿区地电场之间提供了有利的导电通道,使雷云更容易向地面放电,造成地面人员伤亡和设备损坏。

古井胜煤矿施工防雷接地现场

2.煤矿雷击安全隐患分析

直击雷是雷电直接击中建筑物、其他物体、大地或防雷装置而产生的电效应、热效应和机械力。煤矿办公楼主楼、炸药库、主副井提升机房(架)、变电所易遭雷击。当强大的闪电电流通过被击中的物体时,会产生大量的热量。如果短时间内不容易辐射,非常容易造成金属熔化,建筑物爆裂,特别是当雷电流流过存放易燃易爆物品的炸药库时,会引起火灾或爆炸。

雷电感应分为静电感应和电磁感应。使用架空供电线路时,在雷雨天气,静电感应架空线路感应的大量电荷形成感应过电压波,冲击煤矿供电设备。煤矿中的金属屋面或其他导体也会因雷电静电感应对设备造成过电压破坏。由于雷电流具有很大的峰值和陡度,其周围空间存在很强的变化磁场,这个电磁场中的导体会感应出较大的电动势。

当回路较大且未闭合时,开口处容易产生火花和高压,导致易燃物品着火、燃气体爆炸和电子设备损坏。在……里

第三种是云地闪电击中建筑物或建筑物附近时,在地面产生高电位,通过零线和地线侵入室内。根据以上对雷电波侵入主要途径的分析,煤矿易受雷电波侵入的部位是线路多、电子设备多的信息系统、供配电系统、主副井提升机房。当雷电波侵入脆弱的电子设备时,很容易造成这些设备的损坏,进而引发生产事故,严重造成人员伤亡。

雷电电磁脉冲是先导主放电过程中雷电通道向外辐射的高频、甚高频电磁能量。电磁脉冲主要通过传导耦合和辐射耦合传递给受扰对象。对于煤矿来说,雷电电磁脉冲主要作用于通信系统、瓦斯监测系统、监测系统等信息系统

井内的电子设备也会受到干扰或损坏。电磁脉冲可穿透岩层或通过井口干扰或损坏井内电子设备。虽然电磁脉冲在穿透岩层时有一定的衰减,但其对井内设备的破坏力不容忽视。

同时,雷电电磁脉冲还会作用于进入矿井的各种金属管道和电缆,形成过电压干扰或损坏矿井内的电子设备,造成瓦斯监测系统、风机监测系统、人员定位系统等监测系统瘫痪,引发生产事故。

3.煤矿的防雷保护

现代防雷技术原理强调全方位防护、综合治理、多层设防、多思路考虑,防雷设计为系统工程。得出煤矿的各个系统和部分容易受到什么样的雷击伤害。以下是关于如何有效防止煤矿各部位、各系统主要雷害的防雷设计。

长治东庄煤矿防雷接地现场图

3.1 煤矿办公楼建筑主体的防雷保护

一般来说,煤矿区的办公楼是最高的建筑。根据《建筑物防雷设计规范》中建筑物的防雷分类要求,属于第三类防雷建筑物。做

公楼建筑主体应沿屋角、屋脊和檐角等易受雷击的部位敷设避雷网(带),并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格。

对于突出屋面的物体,如为金属物体可不装接闪器,但应就近与避雷带连接。在屋面避雷带保护范围之外的非金属物体应装接闪器,和屋面避雷带连接。办公楼建筑主体直击雷防护装置的引下线及其接地装置应符合《建筑物防雷设计规范》关于第三类防雷建筑物的相关要求。

3.2 煤矿信息系统的防雷保护

煤矿的信息系统包括通信系统和各种监控系统,其防雷措施应符合《电子信息系统防雷技术规范》的要求。在进入信息系统机房的导电物均应在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的界面处做等电位连接。当外来导电物、电力线、通信线在不同地点进入建筑物时,宜设若干等电位连接带,并应就近连到环形接地体、内部环形导体或此类钢筋上。它们在电气上是贯通的并连通到接地体,含基础接地体。

信息系统机房电源系统采用三级防护。信息系统信号线路浪涌保护器的选择,应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式、特性阻抗等参数,选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。

在煤矿井口处将电源线、信号线分槽布设,护套信号线加套屏蔽金属管,各条信号电缆之间作了横向均压连接, 并将进入井内的金属管道、轨道、电缆金属屏蔽层等均作了等电位连接并接地。在井下信息设备的终端加装信号浪涌保护器。

3.3 煤矿供电系统的防雷保护

煤矿供电系统的防雷保护从直击雷、雷电波侵入这两个方面考虑,其主要防护部位有变电所、变电所内变压器和输电线路。

变电所预防直击雷的有效措施就是在变电所安装避雷装置,按照《煤矿安全规程》的规定,煤矿变电所应按第三类防雷建筑物进行设计。

变电所内的主变压器最重要,应重点保护。利用变电所母线安装阀型避雷器,把它接在主变压器旁边。在雷电波入侵到主变压器时,产生全反射使它们身上的电压升高,雷电波电压曲线与阀型避雷器的较平坦的伏秒特性相交,使避雷器动作。

对有正常防雷的110~220kV变电所,流过避雷器的雷电流不大于5kA,在主变压器冲击耐压大于避雷器冲击放电电压时,主变压器得到可靠保护。其次要选择好安装避雷器的位置,它与主变压器及其它设备的距离都应小于最大允许电气距离,当一组不满足要求时可再增一组。

清徐梗阳煤矿防雷接地施工现场

3.4煤矿炸药库的防雷保护

炸药库是煤矿井上最危险的部位,应从预防直击雷和预防雷电感应两个方面考虑。在预防直击雷方面,应按第一类防雷建筑物的防雷措施设计。炸药库应安装独立的避雷针,为了降低在设计中避雷针的高度,建议尽量避免采用单针保护。

在库区内设置防雷电感应的接地装置,建筑物的金属屋顶、金属门窗、防静电装置、视频监控装置等金属物,均应可靠连接到防雷电感应的接地装置上。

防雷电感应的接地装置和电气设备的接地装置可共用,接地电阻不大于10Ω。防感应雷部分,主要有监控设施等,其防范措施严格依照规范执行,具体做法在前文已有叙述。

3.5 立井提升机房(架)的防雷保护

立井提升机房的防雷级别按照《煤矿安全规程》要求属第二类防雷建筑物设计。

立井提升机房的防雷电波侵入、雷电电磁感应、雷击电磁脉冲的措施和信息系统机房的措施大致相同。

立井提升架应按第三类防雷建筑物进行设计,立井提升架一般虽为金属框架,可作为接闪器和引下线使用,但前提是立井提升架本身必须接地良好且雷电流泄放能力足够好,这就要求其接地面积较大,能够泄放绝大部分的雷电流入地。同时要做好缆绳、金属管道和线缆的等电位连接,相邻金属物的跨接处理。

4.结论

由于煤矿雷电环境的特殊性,在对煤矿防雷工程进行设计时,必须对所涉及煤矿的地理、地质、气象、环境、雷电活动规律、保护对象的状况和特点等条件认真了解,深入到煤矿进行实地勘察,才能达到保障煤矿安全生产的目的。

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