防爆开关间的闭锁在煤矿掘进中的应用
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摘 要：煤炭的开采一直都是危险性较高的矿业开采工程之一，煤炭掘进过程中的爆炸事故在我们周边频频发生，造成了无法挽回的生命损失。而作为防爆开关间的闭锁，在防止掘进中的爆炸事故中起着非常关键的作用。本文对防爆开关间的闭锁在煤矿掘进中的应用展开探讨，供同行参考。
关键词：防爆开关间 闭锁 煤矿掘进 应用
中图分类号：TD684 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0087-02
防爆开关间是煤矿矿井中非常重要的安全防爆装置，而闭锁是该装置中最为重要的部件。虽然该项装置在我国煤炭开采过程中的应用范围较为广泛，但其功能单一，整体技术水平也相对落后，已无法满足现阶段煤矿开采防爆安全的需要，因此需要进行必要的改进。
1 防爆开关间的闭锁作用
1.1 制止火灾蔓延
在煤炭掘进矿井中，并不是只有单一的一个掘进通道，而是数条甚至数十条掘进通道同时开工，这就形成了一个复杂的地下掘进网路。由于网路之间是互通的，一旦某一个掘进通道发生事故，如果不采取紧急处理措施，就会造成爆炸或者火灾迅速蔓延，造成大范围的人员伤亡，甚至会摧毁整个矿井。而防爆开关间的闭锁，就能很好地解决事故蔓延的问题。这种闭锁装置是与安全控制中心相连接的，一旦安全中心通过监测网络发现险情，就可以迅速作出反应，给临近的防爆开关间的闭锁装置发出指令，使得防爆门迅速关闭，从而将火灾封闭在一定的区域内，制止事故范围进一步扩大。与此同时，为了进一步缩短反应时间，一般在闭锁装置上安装了火灾感应器以及内置的信息处理元件，能够在探测到火灾的第一时间内自行启动闭锁装置，从而达到良好的防爆效果。
1.2 火灾探测功能
煤炭自然是有一个发展的过程的，煤炭自然如果可以在自然初期可以发现的话，就可以避免了很多火灾的发生，煤炭自然这一项最为重要的。空气中CO浓度的变化，我们可以把它作为判断煤自燃的地点与发展程度的重要参考。在防爆的开关闭锁里设置上CO浓度检测传感器，加上气象色谱仪与红外线分析仪的相结合，并且通过束管法进行远距离取样，可实现对地面连续自动报警与检测。另外利用多波段红外辐射直接监测煤炭自燃潜伏期煤矿巷道空气中的CO和CO2气体的浓度，应用信息融合技术提取火灾早期的过程特征信息，实现火灾的极早期探测与真假火灾源辨识，将火灾报警时间提前到煤炭自燃潜伏期，提供足够的救火时间，从而达成火灾预警提高安全生产的目的。
1.3 便于人员逃生
利用这种带有自动闭锁装置的防爆开关间，能够在井下设计出一个逃生通道。这个通道均由这种带有闭锁装置的防爆门构成，能够在险情发生的第一时间内允许井下人员进入该通道中，并迅速与外界空间隔绝，阻止火灾伤及通道内的人员。同时在逃生通道中还能设置防爆隔间，在逃生通道被炸毁的情况下允许人员避难，且内部应储存有常用的药品和水，并具备良好的通风条件。
2 对现阶段爆开关间闭锁的技术改造分析
2.1 安装煤矿井下高压防爆开关及其闭锁装置的综合保护器
在设计开关保护器上，硬件电路主要是保证电网正常工作，直接影响着保护器运行的连续性、可靠性与安全性。因此对硬件电路进行设计时，应该将实用化确定为最终目标。设计要以如下几点作为主要原则：第一，努力提升可靠性和准确性；第二，便于调试、安装、维护、运行；第三，满足性能要求基础上，尽可能对硬件系统进行简化，降低总体成本。本文设计中使用了擅长数字信号处理、运算速度较快DSP芯片（TMS320F2812），该芯片作为CPU控制模拟量，主要是采集、计算以及保护等各种输出和输入功能。因这种装置具备较高实时性，在实际运用中加设一块单片机就能够实现CPU负责液晶显示、人机对话与上位机通信等各种实时性系统任务。该DSP与单片机形成了双CPU结构，有效避免了装置精度低、速度慢以及保护不完善等各种缺点，基恩人发挥CPU中各种结构上的并行工作以及合理分工优势，体现出DSP芯片数字信息化、运行速度比较快等各种优势，不仅可以满足继电保护所具备选择性、速动性及可靠性要求，还能够实现实时测量高精度。该装置主要包括以下几个单元：
（1）中央处理单元：这个模块是由单片机和DSP芯片共同形成双CPU结构，进而实现了定时、逻辑判断、计算、采集数据、存储等各种功能。
（2）开关量的输入输出单元：该模块单元也从常开接点所取出，用来识别现场的开关状态，需要的开关变量有真空断路器合闸、分闸状态等，当线路发生故障就会自动发出报警信号。
（3）交流采样单元：主要功能是收集三相电压、电流及零序等各种电压电流。
（4）人机交互接口单元：对输入定值、显示电网的工作状态、工作参数、故障类型及数据通讯上位机。
2.2 机械丝杆闭锁装置技术改造和加锁管理应用分析
（1）原有机械丝杆闭锁装置的不安全因素和其它客观因素。
①综采工作面切巷在两百米以上，而回采工作时配电点与设备供电距离一般都在六百米以上，造成设备多、空间狭窄和供电距离远等各种现象。导致井下的电工偷懒，不想走路，而打电话联系其它非专职的电钳工人员停送电，非专职电钳工人员因不了解供电系统，进行盲目操作从而造成误停电或误送电事故的发生。
②掘进工作面施工过程中出现单头掘进两千米以上超长距离施工情况，并在掘进过程中，出现抽探队、掘进队等队伍同时用电施工，造成多个施工单位在一个掘进工作面上共用一个配电点现象，会出现因发生故障某一个单位突然停电，机电设备无法正常运转，影响掘进生产进度。在这种情况下处理故障，因急于恢复机电设备运转，情急之中没能及时通知其它施工单位，导致其它用电单位受到连带影响，电钳工因急于掘进生产而出现盲目送电的现象。
（2）经过技术改造后的闭锁装置结构及工作图（见图1）。
（3）改进后的装置在应用过程中的优点。
①花费少，改进简单：只需在机械丝杆闭锁装置中丝杆中部打一个准6 mm的小孔，加之一把长杆金属锁，技术改进工作就完成了。且其推广周期也很短，经过对井下供电管理制度进行重新编制后，只需要一至两个星期时间的技术推广加上现场纠偏，井下供用电单位基本就熟悉了整个新技术及其全过程管理。
②能避免非专职电钳工误停电或误送电：为了避免非专职电钳工进行操作，在综采工作面高低压防爆开关停送电操作过程中，需在闭锁杆上加一把金属锁，钥匙统一由专职电钳工保管，并且只有他们才能开启该金属锁。
③能避免多个单位同时在一条线路上用电当故障发生时乱送电：不管哪个用电单位出现故障的时候，只要将公用的防爆馈电开关闭锁进行加锁，并由处理故障的单位电钳工随身保管钥匙，可避免其它用电单位由于着急生产而盲目送电的情况发生。
④具有避免处理井下电气设备故障时不能按章停上一级馈电开关和启动开关优点：在煤矿井下处理电气设备故障时，只要负责人停电落锁，钥匙有负责人随身保管即可。
3 结语
应当利用这种装有闭锁装置的防爆门重点保护矿井口，以方便人员逃生和救援力量的快速介入。
参考文献
[1] 许涛.煤矿高压防爆开关欠电压保护的分析与改进[J].山东煤炭科技，2010.
[2] 张俊丽.煤矿井下防爆开关机械丝杆闭锁装置防护锁的研制[J].煤，2013.