关键词：地面；供配电系统；安全
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01
一、前言
电是矿山生产所必需的能源，供电的安全与质量的高低，不仅会影响矿井生产，而且会对矿井和矿井中工作人员的安全构成严重威胁。煤矿正常运行中的通风、升降人员的立井提升设备、瓦斯抽放设备等都属于一类负荷，是煤矿中最重要的用户，要求供电绝对可靠，其系统设计的优劣直接影响煤矿生产的安全稳定运行和煤炭生产成本。因此，作为设计人员要从整体出发，确定负荷及线路布局的合理性、安全可靠性及经济稳定性。
二、工程概况
新上海一号井田位于内蒙古自治区鄂托克前旗境内，东距内蒙古自治区鄂托克前旗约74km，西距宁夏回族自治区银川市48km，行政区划属鄂托克前旗上海庙镇管辖。矿井设计生产能力为4.0Mt/a。
三、地面配电系统设计
（一）高压配电系统
1.配电方式及结构
（1） 配电电压等级：10kV
（2） 配电方式：一、二级负荷采用双回路放射式，供电可靠性高；三级负荷采用单回路放射式。
新上海一号矿井在工业场地设有一座35kV变电站，供全矿负荷用电。35kV变电站负责为下列负荷提供10kV电源：
工业场地1号10/0.4kV变配电室（行政生活区附近）二回路，工业场地2号10/0.4kV变配电室一回路，工业场地3号10/0.4kV变配电室二回路，井下主变电所四回路，井下强排水泵二回路（两台强排潜水泵，每台一回路），主立井提升机房二回路，副立井提升机房二回路，通风机房二回路，空压机站二回路，锅炉房二回路，选煤厂主厂房二回路，选煤厂产品仓二回路，室外所有电缆均沿电缆沟或直埋地敷设，10kV电力电缆截面按持续工作电流选择，以电压损失及短路热稳定进行校验，均满足要求。
2.矿井主要用电设备配电
（1） 主立井提升设备配电
a） 设备概况
选用JKM-4×6（III） E型提升机，选配交流变频同步电动机一台，电机功率4200kW，电压等级3150V。
b） 设备配电
主立井提升系统用电负荷等级为二级。
在主立井井塔内设置一座10/0.4kV变配电室（内设控制室）。变配电室安装有6台KYN28A-12型高压开关柜，分别为2台进线柜，1台PT保护柜，3台馈线柜，1套直流屏，10kV采用直流操作。1台ZSC9-3500/10 10/3.16kV 3500kVA整流变压器， 1台ZSC9-500/10 10/0.69kV 500kVA励磁整流变压器，1台SC9-315/10 10/0.4kV 315kVA辅助动力变压器，3台提升控制低压柜，1台GGD2型低压辅助配电柜、1套DTC变流器装置，1套提升过程控制PLC系统，1套行程监控PLC系统， 1套上位监控计算机及1套司机操作台等。
两回路10kV电源引自工业场地35kV变电站10kV不同母线段，两回路电源相互闭锁。主立井提升机电控系统两回路380V电源一回路由本配电室动力变压器提供，另一回路由工业场地1号10/0.4kV配电室提供，互为备用，当一回路电源故障时另一回路能自动进行切换。另外由工业场地1号10kV配电室引两回路380V电源至低压辅助配电柜，向提升机房内其它低压辅助设备供电，两回路电源相互闭锁。
（2） 副立井提升设备配电
a） 设备概况
副立井提升系统选用JKMD-4×6（III） E-（F） 型提升机，配套直流电动机一台，电机功率2240KW，电压800V。
b） 设备配电
副立井提升系统用电负荷等级为一级。
在副立井提升机房设置一座10/0.4kV变配电室（内设控制室） 。变配电室安装有6台KYN28A-12型高压开关柜，分别为2台进线柜，1台PT保护柜，3台馈线柜，采用交流操作。 2台ZSC9-1800/10 10/0.8kV 1800kVA整流变压器，1台SC9-150/0.4 0.4/0.14kV 150kVA励磁变压器， 1台ZSC-315/10 10/0.4kV 315kVA辅助动力变压器，1台DS12-30/08型直流快开、2台传动柜，1台励磁变流器柜，1台电枢变流柜，1套提升过程控制PLC系统，1套行程监控系统， 1套上位监控计算机及1套司机操作台等。
两回路10kV电源引自工业场地35kV变电站10kV不同母线段，两回路电源相互闭锁，高压配电系统采用单母线不分段接线方式，副立井提升机房辅助设备两路380V电源一回路由提升机房辅助动力变压器提供，一回路由工业场地1号10/0.4kV配电室提供，互为备用，当一回路电源故障时另一回路能自动进行切换。
（3） 通风设备配电
a） 设备概况
两台防爆对旋轴流式通风机，一台工作，一台备用。每台通风机配用两台Y隔爆电动机，每台电动机功率280kW，电压等级10kV。
b） 设备配电
通风机房用电负荷等级为一级。
在通风机房旁设一座10/0.4kV变配电室（内设控制室），二回路10kV电源引自矿井35kV变电站10kV不同母线段。变配电室内安装16台KYN28A-12型高压开关柜，分别为2台进线柜，2台PT保护柜，2台母联柜，2台所用变柜，8电动机馈线柜。2台MNS低压配电柜，1套直流屏，1套风机在线监测仪及1套上位机操作系统。高、低压系统均采用单母线分段接线型式。通风机房配电室担负2台通风机、2台水平风门、2台垂直风门及风机房照明及其他低压负荷用电。
（二）低压配电系统
1. 工业场地配电
（1） 配电系统及线网结构
低压配电系统电压等级为AC380V，一、二级负荷采用双回路放射式供电，三级负荷采用单回路放射式供电。
根据负荷的分配，低压配电系统在工业场地设三座10/0.4kV区域变配电室，分别为1～3号10/0.4kV变配电室，三个区域配电室负责为矿井工业场地生活及生产、生活辅助设施的所有低压负荷提供电源，具体如下：
a） 工业场地1号10/0.4kV变配电室为下列负荷提供AC380V电源：
综合办公楼一回路，浴室灯房及任务交待室一回路，食堂一回路，综合办公楼、食堂、浴室灯房及任务交代室二级负荷二回路，1号单身公寓南楼三回路，2号单身公寓三回路，副立井井口房二回路，主井空气加热室二回路，副井空气加热室一回路（另一回路引自副立井井口房配电柜），主立井绞车房电控系统一回路，主立井绞车房辅助设施二回路，副立井绞车房一回路，日用消防泵房二回路，室外照明一回路，门卫1一回路。
b） 工业场地2号10/0.4kV变配电室为下列负荷提供AC380V电源：
汽车库一回路，综合材料库一回路，室外龙门吊一回路，坑木加工房一回路，砂石场棚及材料棚一回路，水泥库及混凝土搅拌站一回路，机车充电间一回路，室外照明一回路。
c） 工业场地3号10/0.4kV配电室为下列负荷提供AC380V电源：
生活污水处理站一回路，粉煤灰灌浆站二回路，调节沉淀间一回路，门卫2一回路，门卫3一回路，地磅房一回路，室外照明一回路。
室外所有电缆均沿电缆沟或直埋地敷设，低压电力电缆截面按持续工作电流选择，以电压损失进行校验，均满足要求。
四、结束语
摘要：针对杂散电流对井下安全生产带来的危害，分析了矿井架空牵引网络产生杂散电流的原因，对杂散电流可能造成的严重危害作了说明，采用回流与不回流钢轨人为绝缘、增大回流钢轨的截面积等方法来治理杂散电流，减少其带来的各种危害，从而保证矿井的安全高效运行。
关键词：杂散电流；绝缘；回流
1杂散电流的产生
由于受到井下气候、积水、粉尘等综合因素的影响，回流轨道与大地之间不可能做到完全绝缘，因而会有部分的直流电流通过大地、积水、金属管路、电缆外壳等导体流回牵引变流所，这部分电流被称为杂散电流。我国煤矿在用的电机车主要分为架线式电机车和蓄电池电机车两种，架线式电机车常用在低瓦斯矿井的进风大巷。架线电机车的运转设备包括列车和供电设备两部分，列车是由电机车和矿车组组成，供电设备是由牵引电网和牵引变流所组成。电机车在回流轨道线路上运行时，电源从变电所整流盘的正极—经馈电线—巷道架空线—运行中的电机车—回流轨道—流向变电所整流盘的负极，形成了一个闭合的回路。在这个闭合的回路中，回流轨道与大地之间不是完全绝缘的，不是说电机车从架空线接收到多少电流，在轨道回流线上也会有等值的电流流过。回流轨道与大地之间受巷道潮气、道床积水、顶板淋水、空气粉尘等因素影响，电阻值会降低，会有一部分电流不通过回流轨道，而是经过大地或其它媒介流回变电所整流盘的电源负极上去，这样便产生了杂散电流。另外，架空线的绝缘不良也产生杂散电流。杂散电流的大小取决于轨道对地的接触电阻。轨道与大地之间的接触电阻主要有道渣、轨枕、路基三部分电阻构成。轨道对地的接触电阻受多种因素影响，如巷道潮气、空气中的粉尘等，电阻值就会降低，杂散电流就会增多，相反则小。它还与轨道铺设质量有关，轨道接头处的接触面清洁、鱼尾板螺栓扣件齐全、紧固有效时，电阻值会很小，电流在轨道线路上的通行阻力就会降低。当轨道接头接触面锈蚀、螺丝锈蚀松动，回流线接触不良时，电阻值就会增大，电流在轨道线路上的通行阻力就会增大。轨道对地的接触电阻还与轨枕的选用材质和季节性的天气变化等因素有很大关系。
2杂散电流的危害
2.1引起电雷管的超前爆炸
电雷管只需要1～1.5V的电压就可以引爆。在杂散电流的作用下，井下采掘巷道内铺设的轨道、金属管路与大地之间的电势差很容易达到引爆电雷管的电压值。因此只要电雷管的放炮导线一根与轨道或金属管道相接触，一根接地就可能引爆电雷管，发生井下爆炸事故，威胁到井下矿工的人身安全。
2.2诱发矿井瓦斯、煤尘爆炸事故
架线电机车运行途中，钢丝绳与回流轨道相接触的位置容易产生电火花，金属材料与带电的管路、钢轨接触时也会产生电火花，电位差有时可以高达50V左右，在较高电压电极之间的击穿放电，会产生较高的温度，当杂散电流值超过其引爆的安倍数量级时，就会引起矿井局部瓦斯、煤尘爆炸事故。
2.3对金属管道、铠装电缆金属外壳的腐蚀
矿井水多为酸性，当产生杂散电流时金属管道、钢轨和大地之间就形成了回路，构成了电解槽。钢轨和金属管道在酸性电解液的作用下被腐蚀成了铁离子，对于金属管道和电缆外壳来说，阳极区基本集中在回电点附近，腐蚀比较集中和频繁，腐蚀的程度也比较严重，再加上井下巷道内的潮气、淋水、粉尘等因素的共同作用，杂散电流的腐蚀的程度尤为明显。
2.4影响电气设备的正常运行
煤矿井下杂散电流的长期存在会直接影响到矿井电气设备的正常运行。一旦杂散电流通过媒介串入电气设备的线路中，可能会导致电气设备的一些保护装置出现异常，如果有漏电等现象还会损坏电气元器件，影响矿井电气设备的正常运行。
3杂散电流的防治
3.1减小轨道电阻
（1）两平行钢轨之间每隔50m应连接1根95mm2的钢芯铝导线作为轨道回流线，在架线电机车运输量较大的地段每隔50m铺设2根95mm2的钢芯铝导线以增强轨道的回流能力。选用95mm2的钢芯铝导线依据：铜线电阻率为0.018Ω，钢芯铝导线的电阻率为0.0283Ω。
（2）牵引变流所总回流线应与靠近的所有轨道相连，回电点运行最高温度，铝质材料不得超过80℃，铜质材料不得超过90℃。
（3）经常性地保持轨道线路清洁、干燥，做到现场无淤泥、无积水、无杂物。
3.2减少轨道接头电阻
（1）在井下主要运输大巷的轨道上采用长轨法，每根不小于12.5m，巷道铺设轨道时应尽量铺设双轨，并选用38kg/m及以上规格的重型钢轨。
（2）在回流钢轨的接头处使用导线进行连接，尽量不要采用焊接工艺处理钢轨轨缝。钢轨属于高碳钢，简单的对钢轨轨缝进行焊接，在车辆频繁通行的情况下，短时间就可能造成焊口开焊，影响钢轨接头处的回流效果，同时对钢轨也是一种损坏。凤凰山矿+650水平全部采用了长轨法。钢轨接头处全部使用了铜导线进行连接。定期对钢轨扣件、回流导线进行紧固，保证钢轨接头处的鱼尾板、螺栓及其它紧固件不松动、无锈蚀，轨缝不超过5mm。
（3）使用导线连接或焊接工艺处理后的钢轨接头处的电阻值应符合规定。
3.3增大巷道底板岩石电阻
（1）回流轨道道床较远一侧的巷帮应设置排水沟，排水沟不得高于道床的水平位置。矿井应定期对道床一侧的排水沟进行清挖、疏通，以确保道床周围无积水、无淤泥。
（2）回流轨道与大地之间应尽可能铺设采用油脂防腐处理过的木轨枕，杜绝钢轨枕的使用。使用钢筋混凝土轨枕时，轨枕不得有裂纹、明显弯曲或钢筋外露问题。
（3）做好路基维护工作，道床应始终保持清洁干净，无淤泥、无积水、无其它金属导电材料。道床应使用20~40mm的干燥砾石进行充填捣固，也可以使用混凝土对道床进行整体浇注。
3.4缩小杂散电流扩散范围
（1）在回流轨道和与不回流轨道交界点增加轨道绝缘设施。第一道轨道绝缘设置在回流轨道与不回流轨道连接处，第二道轨道绝缘设置在大于一列车长度的地方，防止被串挂的列车短路。
（2）轨道绝缘设置点应安排专人进行检查维护、定期测量绝缘阻值。轨道绝缘安装位置要时刻保持干燥、无淤泥、无积水，防止因为淤泥、积水浸泡造成轨道绝缘短路，绝缘电阻值降低。
（3）在与回流轨道相联通的轨道线路上有钢丝绳、铁丝等金属材料跨越时，不得与轨道相接触，避免将杂散电流通过钢丝绳或其它金属材料导人采区，引起电雷管的先期爆炸或造成瓦斯、煤尘爆炸事故。
4结语
1.1地理位置及矿权关系
山东黄金矿业莱西有限公司注册地址为莱西市南墅镇，为山东黄金矿业股份有限公司全资子公司，目前拥有“山东省莱西市山后金矿详查探矿权”，位于莱西市、招远市接壤地带，行政区划属莱西市南墅镇管辖。
在紧邻“山东省莱西市山后金矿详查探矿权”西南，为山东黄金矿业莱西有限公司与中国人民武装警察部队黄金第七支队的山东省莱西市北泊—围子山矿段联合勘查区。
1.2矿山现状
矿区原有两条竖井，均已停产。1号井规格？准3.5m，井深308m，下设+120m、+60m、+10m、-100m共四个探矿中段，巷道规格1.8×1.8m。采用？准2m双筒提升卷扬，简易井架，2#双层罐笼配平衡锤提升方式。2号井规格？准3.2m，井深185m，下设+60m、+10m共两个探矿中段，提升设施已报废。两井在+60m中段贯通。
矿区地质特征。
矿区位于招平断裂带的南段，在招远、平度、莱西三市交界地区，矿区位于栖霞复式背斜南翼，招平断裂带的中南段，与夏甸金矿床相邻，同处于一个成矿带上。
2.矿区地质概况
2.1构造
矿区的构造体系基本同区域构造，有走向为NE（北东向）、EW（近东西向） 和NW （北西向）的三组构造山后矿区目前，区内发现金矿脉9条。其中，主矿脉1号脉即为招平断裂带。在矿区范围内长2.5km，厚50～200m，整体走向NE32o，倾向SE，倾角38～42°。矿于主裂面下盘，呈舒缓波状，膨缩现象明显，具明显的水平分带性，金矿体均在此矿脉中，其它金矿脉为招平断裂带上下盘次级断裂控制的小脉，经地表探槽及浅井揭露，多数仅见金、银矿化，圈不出金矿体。
2.2矿区水文地质
矿区位于胶东隆起区的西部，属丘陵剥蚀堆积地形，最高海拔273.6m，最大比高167.6m，区内河谷宽阔。第四系发育，地表浸蚀微弱，地表径流条件良好。 矿区主要河流北有芝下河，南有小沽河，总体水流方向由西向东，为季节性河流，主要由大气降水补给。矿区内青山河为小沽河二级水系，由北向南流经矿区注入北墅水库。区内冲沟短浅，不太发育，一般长几十至几百米。
2.3矿区工程地质特征
矿区工程地质条件简单，矿区内各类岩石以坚硬、半坚硬为主，矿体围岩稳固性较好，井采可能在风化带和构造破碎带产生局部变形，一般无不良工程地质现象。但矿体顶板稳固性较差，需要支护，同时，在矿山建设和生产过程中，应注意采取防震措施。 矿岩主要技术参数： 矿岩松散系数1.6，硬度系数f=6-12，矿石体重2.71t/m3，岩石体重 2.65t/m3。
2.4开拓方案选择
由于山后矿区资源量类别较高，设计将山后矿区进行前期开发，根据矿体赋存条件及矿山现状，考虑总体规划，选取三个可行方案进行比较。
3.山后矿区开拓方案
方案一：竖井+盲斜井方案
提升井为竖井+盲竖井布置，将竖井SJ2刷帮作为主提升井，井筒规格？准5.0m，内设梯子间，管缆间，井深537m，下设+120m、+60m、+10m、-50m、-100m、-150m、-200m、-250m、-300m共9个中段，在-325m设装矿点，-365m设粉矿回收巷。提升采用JKMD-2.8×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦式提升机，钢性罐道，7.2m3底卸式箕斗与双层罐笼（3600×1600）互为平衡的提升方式，担负矿、废石、人员、材料、设备等的升降任务。在-300m中段设盲斜井，井筒规格3.0×2.8，倾角280，井深639m，设人行踏步及扶手，下设-350m、-400m、-450m、-500m、-550m、-600m共6个中段。提升采用JK-2.5×2型缠绕式提升机，5个0.75m3矿车串车组提升，担负矿、废石、人员、材料、设备等的升降任务。
风井采用竖井+二级盲斜井接力方式。利用原竖井SJ1为风井，井筒规格？准3.5m，内设梯子间，井深308m。-100m以下采用二段盲斜井接力通风，盲斜井采用下盘布置，设人行踏步及扶手，规格2.3×2.5，倾角均为280，一段井深426m，二段井深639m，竖井、盲斜井通过石门与各中段贯通，作为回风井兼安全出口。
上部分区运输采用集中运输，-100m、-300m为主运输中段，采用电机车有轨运输，其他中段采用电机车与人力运输相结合。
方案二：竖井+盲竖井方案
提升井为竖井+盲竖井布置，竖井布置同方案一。
在-300m中段设盲竖井，井筒规格？准4.5m，内设梯子间，管缆间，井深310m，下设-350m、-400m、-450m、-500m、-550m、-600m共6个中段。提升2JK-2.5/11.5型单绳缠绕式提升机，钢性罐道，双层双罐（2200×1350）互为平衡的提升方式，担负矿、废石、人员、材料、设备等的升降任务。
风井采用竖井+盲斜井接力方式，同方案一。
运输采用集中运输，-100m、-300m、-450m、-600m为主运输中段，采用电机车有轨运输。其他中段采用人力运输，矿废石通过采区溜井溜放至主运输中段。
方案三：竖井方案
提升井为竖井，将竖井SJ2刷帮作为主提升井，井筒规格φ5.0m，内设梯子间，管缆间，井深837m，下设+120m、+60m、+10m、-50m、-100m、-150m、-200m、-250m、-300m、-350m、-400m、-450、-500m、-550m、-600m共15个中段。根据生产规模以-300m中段为界，采用上下分区开采，在-325m、-625m分设两个装矿点，-665m设粉矿回收巷。提升采用JKMD-3.5×4（Ⅲ）E型落地式多绳摩擦式提升机，钢性罐道，9m3底卸式箕斗与双层罐笼（3600×1600）互为平衡的提升方式，担负矿、废石、人员、材料、设备等的升降任务。
风井采用竖井+盲斜井接力方式，同方案一。
运输采用集中运输，同方案二。（2）技术经济比较
4.开拓系统选择
通过比较，三个方案年运营费相差不大，但投资相差悬殊，竖井+盲斜井方案投资最省。根据当前地质资料，深部生产规模较小，推荐竖井+盲斜井方案。
开拓系统介绍。
设计采用竖井+盲斜井开拓系统，矿区南翼设竖井+盲斜井为主要提升井，矿体北翼设竖井+盲斜井为风井，形成侧翼对角式通风系统。主要工程如下：竖井SJ2：为原小竖井SJ2刷帮延深而成的混合井，井筒规格？准5.0m，内设箕斗间、罐笼间、梯子间、管缆间。井深537m（含底部装矿系统），下设+120m、+60m、+10m、-50m、-100m、-150m、-200m、-250m、-300m共9个中段，提升采用JKMD-2.8×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦式提升机，钢性罐道，7.2m3底卸式箕斗与双层罐笼（3600×1600）互为平衡的提升方式。根据箕斗装矿特点，采用溜井装矿系统，设矿废石溜井，在-325m设装矿点，-365m设粉矿回收巷。
考虑到该井作为进风井，为保证进风质量，对箕斗间进行封闭处理。该井箕斗承担矿、废石提升任务，罐笼承担人员、材料、设备等的升降任务。
盲斜井：在-300m中段设盲斜井，井筒规格3.0×2.8m，设人行踏步及扶手，人行道侧设躲避硐室，斜井倾角280，井深639m，下设-350m、-400m、-450m、-500m、-550m、-600m共6个中段。提升采用JK-2.5×2型缠绕式提升机，5个0.75m3矿车串车组提升矿岩，采用人车运送人员。该井担负深部矿、废石、人员、材料、设备等的升降任务。
竖井SJ1：为原有竖井，井筒规格？准3.5m，内设梯子间，井深308m，下设+120m、+60m、+10m、-50m、-100m共五个中段，（下转第440页）（上接第424页）本次设计作为北翼风井，完善地表卷扬设施，采用2#双层罐笼配平衡锤提升方式，担负前期基建任务，作为生产中的回风井兼安全出口。
-100m以下采用二段盲斜井接力通风，盲斜井采用下盘布置，设人行踏步及扶手，规格2.3×2.5，倾角均为280。一段斜井深426m，至300m中段，二段斜井深639m，至600m中段。盲斜井通过石门与各中段贯通，作为深部回风井兼安全出口。粉矿回收井：位于-300m中段，井筒规格？准3.5m，井深70m，下设-325m、-365m中段，其中-325m与皮带装矿水平贯通，-365m中段为粉矿回收中段。
5.提升设备的选择
5.1提升系统
根据总体规划，上部竖井提升考虑北泊矿区矿石集中提升，提升能力作相应预留。设计采用钢性罐道， 7.2m3底卸式箕斗与3600×1600双层罐笼互为平衡的提升方式，担负矿废石的提升任务，提升机型号JKMD2.8×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦提升机， 最大提升高度H提=534m最大提升速度Vmax=8.05m/s一次提升运行时间T运=104.5s 一次提升全时间T全=209s 小时提升次数n=17次 小时提升能力Qs=180t/h每天提升能力Q≈2000t/d。
盲斜井提升系统。
盲斜井系统采用单钩串车提升，一次提升五辆0.75m3矿车，人员上下井采用斜井人车。提升机型号JK-2.5×2提升机，功率N=400kW，转速617r/min，电压660V，最大提升速度为4.04m/s
5.2运输系统
上部分区由于石门距离长，中段运输采用集中中段运输，设-100m、-300m主运输中段，采用3t架线式电机车牵引0.75m3翻转式矿车的有轨运输方式。辅助中段的矿废石由人工或电机车转运至采区溜井，统一溜放至主运输中段。
通风系统。
设计采用上下分区作业，采用抽出式机械通风，初步确定在上部分区设主扇，下部分区设辅扇辅助通风。新鲜风流混合井（SJ2）—盲斜井进入井下各中段，冲洗工作面后，由中段通风天井汇至上中段回风巷，由风机接力抽出地表。
根据生产采掘工作面，总需风量68.8m3/s，其中下部分区38.4m3/s，经计算选用K45-4-NO15（200kw）风机一台，置于风井（SJ1）井口风机房。下部分区采用辅扇辅助通风，经计算选用K45-6-NO14（45kw）风机一台，置于-300m中段风井附近。局部独头工作面采用局扇（JK58-1NO4）通风。
6.排水、供风、供水系统
井下正常涌水量2000m3/d，井下最大涌水量3000m3/d，采用两段接力排水方式。在-300m中段和-600m中段分设排水系统，水仓容积分别为700m3。中段涌水及充填回水自流汇至相应水仓，由排水系统排至接力排至地表高位水池，供采选生产用水。
关键词：现代化矿井；煤矿机械装备；重要性；应用分析
引言
当前在现代化矿井中广泛使用的煤矿机械装备主要有液压支架、刮板输送机、采煤机以及带式输送机等，每一种煤矿机械装备都挥发了较大的作用，要想提高煤矿企业运行的有效性，保证矿井安全，相关人员就应该全面分析上述装备的应用，结合自身开采的矿井条件进行使用，从而在保证煤矿工作人员生命安全的基础上，提高煤矿开采、运输效率，为煤矿企业带来更客观收益[1]。
1现代化煤矿机械装备的重要性
通过对相关数据统计分析发现，当前在大部分煤矿企业中，信息技术、机电一体化技术、新工艺、新材料都得到了良好的应用，大部分煤矿企业在现代化煤矿机械装备的支持下，实现了安全、高效、集约化生产模式，并形成了综合采矿自动化工作面，在为社会、人们提供更多需求的基础上，也带动了煤矿企业的发展，为煤矿企业带来了更大的效益[1]。具体来说，现代化矿井中使用的煤矿机械装备具有以下几方面重要作用：一是能够控制煤矿灾害事故，根据相关数据统计，当前在大中型煤矿中，重大灾害事故率已经下降到了0.5%以下，灾害事故得到了良好的控制，由此可见，使用现代化煤矿机械装备能够减小人员伤亡，为工作人员提供了生命保障。二是能够提高煤矿开采及运输效率，大部分煤矿机械装备故障的产生是由于以往矿井机械装备效率低、可靠性差、安全隐患多而产生的，因此相关人员在研究现代化机械装备时，首先就会考虑到装备后期使用的效率问题，并在提高装备安全性、可靠性的基础上，保证装备的运行效率，为企业创造出更大的利润。三是形成区域产业布局，使煤矿企业不仅能够开采煤矿，更能够形成综合使用的一条龙现代化煤矿企业，有助于煤矿企业的发展。
2液压支架装备的应用
在现代化矿井中，液压支架是一项必不可少的机械装备之一，它的主要作用就是分离矿井内部采空区，更好地支撑工作区域的顶板，以保证煤矸石不会进入到工作人员所在的煤矿开采区域，从而在一定程度上能够保证工作人员的生命安全。近年来，在相关人员的不断研究中，主要以液压支架与周围岩石之间的关系作为了研究基础，意图通过二者关系找出能够提高液压支架有效性的现代化技术手段，并通过提高液压支架钢材之间的焊接性能与其强度为手段，实现使用现代化电子系统控制液压支架装备进行工作的目的。在我国研究人员的不懈努力下，研究出一种能够良好适用于各种矿井岩石结构、复杂矿井地形的液压支架结构，其中包含了特厚煤层大采高放顶煤支架、厚煤层一次开采全高支架、轻型支架、三软难采煤支架、大倾角支架、薄煤层支架等，通常当前应用的液压支架装备高度为1.75~7.4m，在实际工作时，液压支架的工作阻力能够抵抗19800kN的力[2]，由此可见，现代化矿井中使用的液压支架能够更好地抵抗来自矿井内部岩石的力，从而为采矿提供了良好的安全保障。
3采煤机械装备的应用
采煤机是实现现代化矿井在井下全自动采煤的重要装备，实现全自动采煤不仅能够提高采煤的有效性，而且能够有效避免工人在深入矿井采煤过程中发生的问题，由此可见，采煤机械装备在现代化矿井中的应用具有较大的现实意义。当前我国现代化矿井主要使用的采煤机为电牵引研发及电牵引改进的，具有电磁转差离合器调速、交流变频调速以及开关磁阻调速三种调速方式，虽然与国外发达国家相比，我国现代化矿井中应用的采煤机械装备在传感器、故障检测、在线监测等方面还存在着一些差距，但是与传统采煤机相比，效率和安全性都得到了很大的提升。在应用中，我国加大了对交流变频电牵引采煤机技术的研究，通过该项技术不仅能够使用无线对采煤机进行人为调控，而且能够利用加变频器箱、电控箱面等进行直接控制，除此以外，现代化矿井中应用的采煤机械装备还具有了良好的故障检测功能、牵引机保护功能，通过相关人员的不断研究与努力，现代化矿井中煤矿机械装备可靠性及相关的技术性能都得到了良好提升。
4带式输送机的应用
在现代化矿井中，带式输送机是一种连接运转的机械装备，能够通过绕性输送带对相关物品进行传输与运转，使用带式传输机能够将物料放在传输机分支上，通过改变滚筒周围方向与驱动滚筒支撑带式运输机更好运转，同时输送带与驱动滚筒之间会形成较大的摩擦力，这也是带式输送机能够实现物料运转的主要原因[2]。除此以外，使用带式输送机能够实现各种流水运输，从而提高运输有效性，在现代化矿井中使用时不仅能够减小矿井在人力方面的投入，而且能够提高工作安全性。随着现代化矿井生产安全的逐渐提高，带式输送机研究的重视程度也得到了提高，现代化技术不仅提高了带式输送机的运行稳定性，且提高了其运输能力，使其能够更好地运输矿井中各种物料。当前我国大部分矿井内使用的带式输送机能够达到很大的宽度，最宽可达到2100mm，输送速度也可以达到5m/s，甚至更高[3]。
5刮板输送机的应用
刮板输送机主要是指在使用过程中用刮板链进行链接并使用运输槽来运输物料的一种机械装备，在是现代化矿井不可缺少的装备。如果在煤炭开采工作中，刮板运输机由于故障而出现了异常无法运送物料时，煤炭开采工作也会受到影响而无法进行。当前，刮板输送机主要的运输方式有竖向和横向两种，与带式输送机不同，它不经常用于偏斜角度的运输，当需要向斜向上角度运输时，应该及时安装防滑装置，以保证装备能够更好地进行物料传输工作[3]。由于现代化水平的提高，在矿井中使用的刮板输送机技术水平也得到了提升，在当前的研究中主要向大运量、超重型、可靠性强的方向进行改进。现阶段在矿井使用中，安装的刮板输送机最长可接近350m，槽内宽度可达1400mm，在整体启动上实现了软启动模式，即减少物料运行中出现的故障次数，同时也能够有效提高刮板输送机的使用寿命与使用效率。
6结语
煤矿机械装备在矿井开采工作中发挥了重要的作用，其合理使用能够有效提高工作效率，保证工作人员安全，基于此，相关工作人员就应该在了解装备的基础上进行后期开采、运输等相关操作。希望本文对煤矿机械装备的应用探讨能够为更多工作人员提供理论上的支持。
参考文献
[1]范吉宏，贺敬平，王敏，等.薄煤层综采工作面过断层研究及应用[J].煤炭科技，2014（4）：26-27.
[2]张晓永，庞黄英.采煤机在不同煤矿地质条件下的设计分析[J].煤炭技术，2014（11）：89-90.
关键词:煤矿 杂散电流 产生原因 预防管理
中图分类号:TM1文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-024-02
由于煤矿生产条件和生产环节的复杂性,这对供电的安全管理提出了更高、更严格的要求。据统计:在我国煤矿机电事故中,因杂散电流管理不善造成火灾,甚至引发瓦斯爆炸事故的比例占25%～35%。传统的供电管理方法已不能够适应当前形势的发展,因此,应严格执行管理制度化,提高机电队伍的整体素质,进行供电设备及线路的技术改造,建立供电监控与监测体系,加快供电管理质量标准化建设和严格执行岗位责任制。
1杂散电流产生的原因及分布规律
1.1直流杂散电流产生的原因
在煤矿井下的架线式电机车运输系统中,钢轨除作为电机车的运行轨道外,还作为电机车供电回路的连接导线用,但钢轨与大地不可能是绝缘的,总会有一部分电流经大地或流经管路和电缆外皮,最后返回牵引变流所,这就是直流杂散电流产生的主要原因。
1.1.1杂散电流的大小取决于下列因素
(1)架线式电机车运输系统钢轨的连接情况
我国很多矿井的钢轨缺乏经常性的维修,其接缝只有鱼尾板相连接,没有电气上的连接。这样,钢轨就不能作为连接导线而为电流的流通构成回路,因此,电流将流经大地等返回电源。此时,所形成的杂散电流的数值在电机车负荷电流中所占的比例就很大。
如果在钢轨之间进行电气上的连接,虽然它可以为电机车的负荷电流提供返回的路径,但随着轨道和底板间的接触电阻的减小和轨道电阻的增加,将仍有一部分电流流经大地而返回电源。这就是说,此时所形成的杂散电流在电机车负荷电流中所占的比例减少了。
(2)电机车负荷电流的大小
杂散电流的大小,一方面取决于钢轨的连接情况,另一方面还与电机车负荷电流的大小有关。在电机车负荷电流的通道中,钢轨和大地是作为两个并联支路存在的。这样,通过大地等形成杂散电流的大小就取决于这两个并联支路的电阻的比例,且负荷电流越大,形成的杂散电流越大。
1.1.2直流杂散电流的分布规律
(1)在运输巷道中的杂散电流
杂散电流总是选择具有最小电阻的通道。在运输巷道中,除了铺设轨道之外,还敷设有高压电缆、排水管路、压风管路等。这些管线较运输巷道的底板电阻小得多,因此,它们都是杂散电流的良好通道。运输大巷中高压电缆外皮是井下总接地网的一部分,杂散电流从轨道流出后,经过巷道中的岩石而进入电缆外皮,因电缆外皮的电阻很小,所以很大一部分杂散电流从电缆外皮流回电源,由于管路一般铺设在巷道底板上,所以也有一部分杂散电流从轨道流进底板的岩石,再从岩石流进管路,由管路流回电源。经测定,在运输巷道中,杂散电流主要是通过管线流回电源的。
(2)采区内部的杂散电流
采区内部从装煤站经石门到井下主要运输巷道这一段是有架线和轨道的,而从运输大巷向各采区石门铺设的钢轨,是通过道岔来回搬动而连接的。这样,就造成石门处与运输大巷处的钢轨在电气上是断路的,所以,直流杂散电流也有可能在采区工作面内流通。经测定,在单水平生产的采区,这个杂散电流还是比较小的。
(3)掘进巷道内的杂散电流
掘进巷道内的杂散电流主要是因轨道连接或电气设备及线路绝缘降低而产生的,而且数值是比较大的,可以使雷管发生先期爆炸。
1.2交流杂散电流主生的原因
由于井下采用中性点不直接接地的供电系统,当电网三相对地的绝缘电阻、电容不等时,将出现零序电流,零序电流从地线或大地经漏电继电器流回电网,因此,交流杂散电来源于零序电流,来源于采区低压电网;另外供电接地系统不可靠或机电设备漏电造成有一部分电流从地线及大地经漏电继电器流回电网这也是杂散电流产生的原因之一。
1.3交流杂散电流的分布规律
交流杂散电流多分布在采区的各支路运输巷道及采煤工作面,在采区,则以交流杂散电流为主。
2杂散电流的危害
(1)井下运输巷道的管线都是由金属材料制成的,是杂散电流的良好通道。在回电点附近,电流从管线中流出,成为阳极区,电流流出点将腐蚀管线。由于井下运输巷道非常潮湿,井下水又多为酸性,所以这种腐蚀就和金属电解一样。如果杂散电流很大,那么,这种由杂散电流引起的腐蚀则是相当严重的,尤其是电缆外皮,因其通过的杂散电流较大,故腐蚀现象更为严重。
(2)由于掘进头内部的轨道与大巷中的轨道相连,这样当电机车在运输大巷中运行时,掘进头内部的轨道对地有电位。在掘进巷道内除了铺设有轨道之外,还铺设有一根水管。这根水管是与总接地网相连的。在掘进巷道内施工时,有很多时候会使雷管的两根导线分别碰到钢轨和水管。这样,雷管中就会有电流通过。当雷管中通过的电流大于300mA时,就可以引爆雷管。
(3)在正常情况下,漏电继电器的直流电流是通过电网的三相对地绝缘电阻和直流继电器而反回的,如果绝缘电阻低(电流大),则漏电继电器劝作。因此,漏电继电器是否动作,主要取决于直流继电器通过的电流大小。因此,当采区变电所在运输大巷附近时,将会有很小一部分杂散电流通过电网三相对地绝缘电阻和漏电继电器的直流继电器返回,虽然其数值很小,但和直流继电器原来的工作电流相叠加后,将加大通过直流继电器的电流,因而可能使漏电继电器发生误动作。
3消除杂散电流及预防其危害的管理方法
3.1改变牵引电网的电压极性
改变牵引电网的电压极性,就是正电源接钢轨,负电源接架线。这种做法虽然不能减小杂散电流,但能解决牵引变流所附近高压电缆外皮的严重腐蚀问题。改变极性以后,杂散电流从牵引变流所附近的钢轨中流出(这里是阳极区),因此,牵引变流所附近的钢轨腐蚀较严重,可定期地更换钢轨。杂散电流在牵引变流所附近流进电缆外皮,因为这里的电缆是阴极区,所以不会被腐蚀。
3.2缩短供电半径、增设变流所
缩短供电半径,是消除直流杂散电流的一项措施。当供电半径缩短以后,牵引网路上的电压降随之降低,轨道上的电压降也同时降低,因此杂散电流减小,危害性降低。目前我国井下大多数是一条运输巷道有一个牵引变流所,供电半径等于运输巷道的长度。因此,其电压降大大地超过了允许值。轨道上的电压降也很大,有时达40～50V,使杂散电流的数值也很大。因此,要想降低杂散电流值,必须缩短供电半径,增设变流所。
3.3焊接长轨、减小轨道接缝电阻值
让负载电流的大部分通过轨道,降低轨道接缝电阻值,是减小杂散电流的关键措施。对钢轨进行可靠电气连接,连接处的电阻不超过同种钢轨4m长度的电阻值,各平行轨道之间每隔50m要连接一根断面不小于502的铜线或具有等效电阻的导线,减少轨道电阻,降低牵引网络的电压降。
3.4采用绝缘道夹板
采用绝缘道夹板把掘进头的轨道、采区中的轨道与主要运输巷道中的轨道隔开,这样可以避免杂散电流流到掘进头或采区中去,也就可以消除杂散电流。不回电的轨道和架空线电机车回电轨道之间必须加两个绝缘点,第一个绝缘点设在两种轨道的连接处,第二个点设在不回电的轨道上,其与第一个点必须大于一列车(斜巷串车)的长度,绝缘点应无积水,绝缘电阻值不小于50K 。
3.5提高交流电网的绝缘水平
要保证采区低压橡胶电缆的绝缘电阻值要高于规定值以上。另外,不均匀系数(最高相绝缘电阻与最低相绝缘电阻之比)应在1.4以下。当一个采区采完以后,采区的低压橡胶电缆,要上井干燥。新采区敷设电缆时,要敷设新电缆或干燥过的电缆,这样可以降低交流杂散电流的数值,架空线必须有不少于两道的绝缘,绝缘瓷瓶要定期清扫,减少架空线对地漏电。
3.6采用对称结构的橡胶电缆
我国目前所用的橡胶电缆,大部分结构不对称,因此三相导线对地的电容不等,所以出现了零序电流。如果采用对称结构的三相电缆,就不会因结构不对称而出现零序电流,也就不会产生交流杂散电流。
3.7采用屏蔽电缆
采用屏蔽电缆可使电容电流通过屏蔽层流回变流所,因零序电流不外泄,即流不到电缆外面,因此可消除交流杂散电流。
3.8完善矿井机电设备及供电系统的保护接地系统
严格按保护接地要求装好矿井主副接地极,装好供电线路及设备的接地装置,增加抗静电添加剂或导电材料,减小接地导线或导电体与土壤的接地电阻值,增加接地极处的环境湿度。
3.9提高机电队伍的整体素质
先进的技术装备需要高技能、高技术、高素质的管理人员和操作人员,否则再先进的技术装备也无法发挥其应有的效力。供电管理的决策层如同战场的指挥官,应树立超前思维观念和创新思维观念,把握工作的主动权。要学习社会主义市场经济知识,用新的思维观念去观察本企业供电管理工作中出现的新情况、新问题。要敢于突破旧框框,在批判中继承,在继承中创新,在创新中发展。要转变观念,只有转变观念,树立科学的管理理念,掌握科学的管理方法,才能走出一条向机电管理要效益的路子。
3.10建立健全供电管理机构和体制
各职能部门要认真严格履行好自己的岗位职责,将责任层层分解,层层落实到人。
4结束语
以提高矿井供电安全可靠性为中心,以“管理、装备、培训”为原则,以标准化统揽工作全局,以经济杠杆为手段,扎扎实实地搞好煤矿供电安全管理和维护工作,消除供电事故隐患,确保矿井供电系统安全、可靠、高效,加大对代电设备及线路的管理,大力推广新技术、新设备的投入和使用,不断创新安全管理思路及理念来减少供电事故的发生,从而为煤矿企业带来更多的经济和社会效益,提高我国煤炭工业发展水平。
参考文献:
[1]煤矿电工安全培训 [M].煤炭工业出版社,2009.
为保障在突发紧急情况下遇险人员安全逃生的需要，近年开发应用了长时自救器、补给站、应急广播、避灾路线指引系统等设施设备。长时压缩氧自救器采用循环式气路设计，呼吸阻力小，佩戴舒适，维护简单;前后封口带封装方式，安全可靠，开启方便快捷;质量不超过4.5kg，最长防护时间120min;可随身携带或固定放置。补给站布置在避灾路线上，采用硐室或可移动舱式结构，接入矿井压风、供水管路及通信系统，内部储存一定量氧气、长时自救器、饮用水及急救用品等，具备正压维持能力，为人员逃生过程中更换自救器、补给水及伤情临时处置等提供安全空间或临时避险场所。为保证突发紧急情况下能以最简捷、快速途径通知、指导人员安全撤离，应急广播系统得到推广，并在江苏等省作为强制性要求。一些单位开发了矿井避灾指引系统，利用现有监控系统平台，通过应急通信、广播、指示牌等方式，在灾变情况下为遇险人员提供声光信号、路标指示及避险路线指引，已用于上百处矿井。
2紧急避险技术与装备
为了在突发紧急情况下为无法及时撤离的遇险人员提供一个安全的避险空间，紧急避险设施得到建设和发展，以避难硐室和可移动式救生舱为主体。由于我国确立了优先建设避难硐室的基本思路，救生舱在井下应用较少，总台数不超过1300台。为紧急避险设施的安全保障开发应用了一系列技术和装备。
2.1供氧技术与装备
在接入矿井压风管路的基础上，紧急避险设施的氧气供给主要有地面(或井下)专用钻孔、专用管路、自备氧等方式。永久避难硐室优先选择专用钻孔、专用管路供氧。随着钻进技术的发展，专用钻孔直径有逐步扩大趋势，最大680mm，可以利用该钻孔提升人员。为提高地面钻孔支持保障的及时性、有效性，应急救援车研究成功，具备空气及饮用水供给、应急电力供应、通信等功能，机动性能强、安装快捷方便。专用管路既可利用矿井现有压风系统，也可根据需要相对独立建造，但应保证抗灾变事故破坏能力，可以采用管路埋地、管路敷设保护或使用抗爆管材。有的矿井将供气、供水、通信、灾害感知管线功能集成，沿避灾路线敷设，既服务紧急避险设施，也支撑沿途设置的自救站、自救点。管线具备不低于0.5MPa的抗爆炸冲击能力，且与日常生产用系统相对独立，具有较高的安全可靠性。避险设施自备氧源最初多采用高压氧气瓶。越来越多的矿井认识到其潜在危险性及维护管理诸多问题，化学氧源得到重视和应用，目前主要有再生氧和氧烛2种方式。再生氧装置在国外应用广泛，我国自20世纪90年代起在军事和人防工程中装备，利用超氧化物(NaO2、KO2等)药板与空气中CO2和水反应产生氧气，借助自然对流促进空气循环。由于其反应熵与人体呼吸熵基本一致，能够满足封闭环境中人体的生存需要。突出特点是:无需外加动力，药板不燃不爆，安全可靠;存储时间长(不小于5a)，免维护，使用简单;空气质量高，具有杀菌清洁作用。中煤能源集团大屯孔庄矿和山西阳煤集团新元矿分别利用再生氧装置，在永久避难硐室进行了100人、19h和100人、48h载人试验，取得理想效果。氧烛自二次世界大战以来在美欧国家作为应急氧源得到普遍应用，在南非煤矿及我国人防工程中也有较长使用历史。其以氯酸盐(如MClO3等)为主体，添加少量催化剂、除氯剂和粘结剂，经机械混合加压成型，制成药柱，形似蜡烛。药柱上端中心装有启动剂，利用瞬间高温与启动剂接触引发分解产氧反应。随着产氧反应进行，反应面沿柱体轴向缓慢下移。由于分解产氧属放热反应，传统氧烛会产生超过300℃的表面高温，限制了其在井下的使用。新一代氧烛使用超级复合绝热技术，可将装置表面温度控制在50℃以下，为在井下使用创造了条件。具有产氧能力大，产氧平衡，不受环境温湿度影响;安全性好，无需安装，免维护;储存时限长(不小于5a)等显著特点。
2.2有害气体处理技术装备
避险设施有害气体处理可以采用通风排出或化学处理的方式。在利用钻孔、专用管路或矿井压风系统供风能够有效排出有害气体时可不另设有害处理设施。去除CO主要有贵金属催化剂、陶瓷金属整体催化剂等，低温纳米金催化剂、常温纳米金属钯催化剂的催化转化率可达98%以上。去除CO2主要有Ca(OH)2、KOH、LiOH等，可采用分散去除或集中处理的方式。分散去除是将装有化学药剂的幕帘分散悬挂在避险设施内人员集中的地点，自动高效地吸收CO2，无需动力，过滤效率高，环保效果好。使用时只需将幕帘从真空袋中取出，挂在挂架上，简单方便。集中处理是利用通风机强制空气流经装有药剂的净化箱而进行空气净化。目前开发的通风机有电动、气动或人工方式，相应需要电力、高压气源或利用人力，功率30～115W，风量55～580m3/h。
2.3温湿度调节技术装备
避险时人体、设备运行、有害气体去除等都会产生热量，外界也可能有热量导入，避险设施温湿度调节措施必不可少。需要以隔热设计为基础，与热负荷计算相匹配，对温湿度调节系统进行具体设计。在围岩温度不高，采用钻孔供风、专用管路供风能有效控制环境条件的情况下可不另配降温系统及装备。近年紧急避险降温技术装备得到发展，蓄冰制冷、液态CO2制冷得到应用，相变制冷、压风制冷、化学制冷等也有试验、试用。蓄冰制冷是利用蓄冰融化吸热而降温。制冰设备主要采用电动方式，也有矿井采用压风系统驱动气动制冷机的方法。冷气排放多利用电动或气动风机强制风流通过冰柜中风道带走冷气;也有设备采用温差动力超导环流技术实现冰柜冷量与外界高效无动力循环，当外界需要冷量时打开控制装置，在超导作用下冰柜中冷量自动循环到超导散热器上，带动冷热交换。蓄冰制冷的优点是冰或水相对安全，不会带来次生灾害;缺点是冰柜体积大，平时耗能多，维护成本高。液态CO2制冷是利用CO2从液态变气态过程中大量吸热(1kg液态CO2汽化可吸收292kJ热量)而降温的方法。设备简单，工作时不需能源，防爆安全性较好，在国外煤矿井下得到较多应用。但需要储存的液态CO2量很大(1台10人救生舱需40L的CO2气瓶70个以上)，可能发生泄露、次生灾害等问题，且当温度高于31.9℃时会失去制冷作用，限制其使用范围。相变制冷是一种新型的制冷技术，利用材料相变过程中吸热实现降温。近年研究的井下相变材料主要为无机材料，相变温度24～27℃可调，相变压力为常压，相变潜热大多为160～190kJ，个别达到240kJ。相变制冷的优点是设备简单，基本不需维护，工作不耗能;缺点是占用体积及需要的散热面积大，相变材料的时间特性需进一步克服，以防止长时间存储时相关性能衰减、丧失。压风制冷是使压缩空气在涡流管中高速旋转，分离出2股不同温度的空气，一股是冷空气(最低－20℃)，另一股是热空气(最高110℃)。将冷空气引入井下紧急避险设施而降温。流量为15m3/min的压风经过涡流管后可产生10kW的冷量，相当于几台立式空调。压风制冷在中煤能源集团平朔井工一矿的避难硐室中已有成功应用，但要求矿井压风系统在灾变时期必须保持完好;耗气量较高。化学制冷是利用盐类物质溶解时吸热的特性。使用时需要不断更换新水，给灾变时期的使用带来困难;使用铵基材料的制冷剂时会不同程度地释放出氨气，给使用带来影响;长期存放会结块。化学制冷方式在井下应用还有待大量研究。
2.4大容量防爆后备电源
避险设施对能源的需求促进了大容量防爆后备电源的研究开发。GB3836—2010防爆标准明确规定:存在析氢危险的蓄电池不得在隔爆外壳内使用，目前开发的大容量防爆后备电源主要为锂离子蓄电池电源、锂－二氧化锰原电池电源和铅酸贮备电池电源。锂离子蓄电池具有比能量大、无记忆效应、放电电压高、使用寿命长等特点而受到关注，但在一些条件下可能发生内部爆炸、使用维护要求较高等特性制约其在井下使用。目前规定井下使用的大容量防爆锂离子蓄电池电源的单体电池最大容量不超过60A•h，采用串联方式联接，隔爆外壳可承受不小于1.5MPa的静压试验;电池管理系统应对电池电压、电流、表面温度、容量等进行监测和保护。锂－二氧化锰原电池无需在井下反复充电，安全性较高，存储寿命长(不低于3a)、维护工作量小等特点适于避险设施的工况要求。目前对大容量防爆锂－二氧化锰原电池电源的管理基本同于锂离子蓄电池电源，但由于无需充电，电池管理系统相对简单。铅酸贮备电池是将充好电的铅酸电池电解液抽出，存放在电池槽上方，待用时电池处于干荷状态。需要用电时通过启动装置将电解液重新输送到电池槽中而形成可使用的电池。由于无需在井下充电而不会析氢，可以制造成矿用隔爆型。其特点是安全性高，容量可达数百甚至上千安时，存储寿命长(不低于3a)、免维护，适于避险设施的工况要求。缺点是放电电压低、体积较大。
3紧急避险系统发展趋势分析
我叫xxx，是建井一处班煤技校2011级学生。2011年已离我们而去，回顾这学期的实习经历，感受是深刻的，收获是丰硕的。
为了工程处生产目标和二矿可持续发展，2011年8月我们全队职工来到二矿北山第八项目部。施工-700米配套工程，先后建设井底绕道和井底水仓，现在施工管子道。以前干过巷道和暗立井，通过这两个项目的施工受益匪浅，也打开了视野，增长了见识，为我以后进一步走向工作岗位打下坚实的基础。
一作为一名井下电工，浅先介绍一下供电系统
地面变电所供电采用双回路供电，进出线电缆均选用yjv22-10-3120型10kv铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，电缆附件选用wrsy-331-2型交联电缆热缩型户外终端头和jrsy-331-2型交联电缆热缩型中间接头，并有独立的供电间隔.供电的可靠性、安全性好。变电所的接线方式为单母线分段，安装kygd-z高开柜，jsnp2313智能型微电脑保护装置，每台高开柜具有选择性漏电保护功能;低压开关柜选用矿用一般型kydd-z开关柜，具有以下功能：(1)、封闭式结构;(2)、近控、远控操作功能;(3)、微电脑后台操作系统。安装两台s11-630/6/0.4主变压器，一台工作，一台热备用.入井为双回路供电，入井选用myjv22-6-395高压交联电缆，由地面变电所直接敷设至井底变电所。井底变电所安装两台矿用防爆型干式变压器kbsg-500/6/0.69，一台工作，一台热备用，安装kbz-400馈电开关，输送各分队和井底泵房，还有信号综保供大巷照明。
二煤矿机电安全
1矿用电气设备防爆的重要性
电气设备在正常运行或故障状态下可能出现火花、电弧、热表面和灼热颗粒等，它们都具有一定能量，可以成为点燃矿井瓦斯和煤尘的点火源。大量统计资料表明，电火源是井下瓦斯爆炸的主要点火源，约占50%左右。而且随着煤矿井下电气化程度的提高及井下电气设备电压等级的提高，电气设备的事故更易发生，因此搞好电气设备的防爆，对防止瓦斯、煤尘爆炸具有十分重要的意义。
2矿用电气设备防爆的基本措施
(1)采用间隔隔爆技术，比如我们使用的防爆开关，把正常运行或故障状态下可能引爆瓦斯或煤尘的电气设备置于坚固的具有隔爆结构的外壳内，当隔爆外壳内发生爆炸时不会引起外壳外部瓦斯或煤尘的爆炸。(2)采用本质安全技术，其特点就是限制热源的热量，使本质安全型设备在事故或故障状态下所产生的电火花不能点燃瓦斯或煤尘，但这种防爆技术只适用于“弱电”系统。(3)采用增加安全程度的措施，主要依靠提高设备的安全程度，降低故障率，从而防止电弧、火花或危险温度的产生。(4)采用快速断电技术，又叫超前断电技术，其特点是采取可靠的自动快速切断故障电流的措施，使可能产生的电火花或电弧存在的时间小于点燃瓦斯或煤尘所需要的最小时间。瓦斯爆炸的感应期一般为10ms以上，煤尘爆炸的感应期一般为40-250ms。
3井下电器隔爆性能的保证
(1)隔爆结构要符合要求，隔爆结合面的长度和间隙直接关系着隔爆外壳的隔爆性能，只要宽度设计适当，在爆炸压力作用下，结合面的瞬间和残余变形都不会影响隔爆间隙。隔爆面要求清洁等，隔爆面的粗糙度也应符合要求。(2)隔爆面要有防锈措施，如电镀、硫化等，但不准涂漆，因为油漆在高温作用下易分解，使得结合面间隙变大，影响隔爆外壳的隔爆性能。(3)隔爆面之间的紧固及防松。(4)联锁和警告标志的设置。
4停送电要按《供电系统安装措施》。
所有工作人员必须听从指挥，服从领导;在变压器上工作时，必须断开高压配电箱;操作高压设备时，必须穿绝缘鞋，戴绝缘手套，站在绝缘台上，一人工作，一人监护;停送电工作，由井下安全责任人在井下变电所填写工作票;严格执行停送电制度和有关规定制度，高压配电箱断开后，必须将可动部分隔离插销全部拉出，抬起闭锁板，处于检修位置，并悬挂“有人工作，禁止合闸”的警示牌，只有执行此项工作的人员，才能取下此牌送电，操作送电时听从机电负责人指挥;所有停电结束后，必须进行验电，放电;拆除、安装结束，需要送电时，必须与工作面其他人员取得联系，确认所供范围内无其他人员工作时，方准送电;工作人员必须两人一组严禁单独工作;在检修、运输、移动电气设备和机械设备时，要保证设备和人身安全;工作结束后机电队负责对每一台设备悬挂铭牌，注明电压等级。
三电气设备管理
电器操作人员必须持证上岗;非专职人员和非专职值班电工不得私自操作电器设备，井下不准带电检修、搬迁带电设备和电缆电线;实行包机制度、挂牌制度和制度化管理;各种电器开关必须上架，接地必须符合规范，杜绝失爆;工作面用电要严格执行停送电制度，应做到“三无、四有、两齐、三全、三坚持、十不准”：无鸡爪子、无羊尾巴、无明接头;有过流和漏电保护装置、有螺钉和弹簧垫、有密封圈和挡板、有接地装置;电缆悬挂整齐、设备排列清洁整齐;防护装置全、绝缘用具全、图纸资料全;坚持使用漏电继电器、坚持使用煤电钻照明信号综合保护、坚持使用瓦斯风电闭锁装置;不准带电检修和搬迁带电设备、不准甩掉无压释放装置和过电流保护装置、不准甩掉无压检漏继电器、煤电钻、照明综合保护、不准明火操作、明火打点，明火放炮;不准用铜铝铁代替熔断器中的熔体;工作面停风、停电不经检查瓦斯不准送电;失爆设备和失爆电器不准使用;不准在井下拆卸矿灯;有故障的供电线路不准强行送电;电器设备的保护装置失灵不准送电。通过每班的细心观察，仔细研究，精心维护，确保了设备卫生整洁、电缆悬挂整齐、设备运行良好，并根据生产的实际情况制定了切实可行的检修计划，使得设备的故障率大大降低，确保了生产的正常进行。
四井下工作条件对电气设备的要求
1井下环境潮湿，有的地方还有淋水，因此电气设备要求防滴(溅)，隔爆外壳及隔爆结合面要求防锈蚀，电气绝缘材料要求耐潮。此外，井下温度高，故还应对矿用电气设备的绝缘性能进行湿热试验。
2井下常有煤、岩石冒落、片帮，运动设备的拉、挂、碰、撞，易使设备受损坏，因此要求电气设备具有坚固的外壳。
关键词：煤矿基建；施工管理；安全；材料供应；
中图分类号：TU712 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）12-0168-02
近年来，随着国家能源建设的快速发展，煤矿施工企业规模也逐渐扩大，因而企业的施工管理模式也应该适应发展的需要，只有管理手段的不断完善，才能使煤矿的基建工程得以顺利的开展。
山西省作为我国的产煤大省，是煤炭产业最集中的地区，但同时还是世界上矿难发生最频繁的地区，截至2008年，共有各类矿井2 598座，其中生产矿井1 804座，建设改造矿井794座。煤炭生产能力9.4 亿t，其中生产矿井6.13亿t，建设改造矿井3.27 亿t。煤炭产量（统计口径）6.56亿t，煤炭出省5.33亿t，煤炭出口2 068万t。在各大煤矿的基建施工中，由于煤矿管理执行力较弱以及潜在的粗放型经济意识，并始终以经济效益为前提和对安全成本的克扣为手段，表现在安全设备的偷工减料和安全措施的不落实等方面，因而煤矿安全隐患屡见不鲜，安全事故也频频发生，这不仅严重侵犯了产业工人的自身利益，而且工人合法权益也得不到保障。因而，对于山西这样的煤矿企业大省来说，加强煤矿基建工程的施工管理工作显得尤为重要。
随着山西省的煤矿兼并重组及煤炭资源整合的力度不断加大，山西煤炭资源整合可谓步入了改革的快车道，山西省煤炭行业的格局和新一轮的变革已经到来。煤炭资源整合主要目标是，通过实施资源整合和有偿使用，我省矿井数量要有明显减少，单井生产能力要有显著提高、资源利用水平和安全生产状况要全面改善；全省煤矿数量要减少30%以上，其中重点产煤县生产能力在9万t/a以下的小型煤矿要全部淘汰；到2010年，大型煤炭基地内的小型煤矿数量减少70%，全省30万t/a以上矿井煤炭产量占到总产量的90%以上，全省要形成2个亿吨级生产能力的特大型煤炭企业集团、1～3个5 000万t级以上生产能力的大型煤矿企业集团；到2015年所有小型煤矿全部淘汰，全省煤矿个数控制在2 000个以内；资源整合后的煤矿必须实现壁式开采，达到一矿一井，两个安全出口，全负压通风等法律、法规规定的安全生产条件，资源回采率要有明显提高，其中厚煤层采区回采率不低于75%，中厚煤层不低于80%，薄煤层不低于85%；全省煤矿全部实现资源有偿使用，建立产权归属明晰的现代企业制度。
潞安在整合中抽调精兵强将充实集团资源整合领导组和相关整合矿井，定期、不定期加强资源整合矿井的安全检查和安全督导，发现重大安全隐患及时“三定”处理；集团公司每旬召开专题会议研究解决挡手问题。各资源整合主体通过交叉检查、现场会、文化引入、干部下井带班等措施，进一步强化现场安全质量标准化和人员管理。同时，千方百计采取多种形式，加强“一通三防”、提升运输、小煤窑治理、火工品管理、劳动用工等方面工作，保证了大系统、主要环节的安全可靠。采取人盯矿24 h不间断的办法检查值守，确保不发生非法生产行为；对尚未实质性接管的非保留矿井采取了切断电源、拆除主井提升设备、加封上锁，杜绝非法生产作业行为。
目前，资源整合工作可以说告一段落，在这样一个巨大的整合过程中，我们也遭遇了前所未有的煤矿基建工程施工问题，要求不仅要以“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针为前提，还要以“施工重现场、管理重基础”为理念、以“科技创新管理， 提高工作效率”为目标严格监督各项管理制度的落实。由于煤矿基建工程的施工管理工作项目众多，本文旨在针对山西省的一些较为突出的项目如施工安全管理、材料设备的供应管理和施工队伍的管理等三方面存在的问题和解决措施做以下简要分析。
1 施工安全管理
安全管理是工程建设项目中的重要组成部分，特别是在施工现场的安全管理。施工现场是人材机等生产要素的集中地，而且存在着诸多的动态因素，如多工种的立体作业、作业环境的随机性、人员机械的流动性和生产设施的临时性。因此，施工现场的管理是安全管理的核心。在施工现场中，煤矿的通风管理更为突出。由于煤矿在基建初期，巷道较少且多为岩石结构，通风系统简单，致使这一时期经常出现缺氧窒息、瓦斯突出、燃烧和爆炸等通风瓦斯事故，因而“一通三防”（矿井通风、防瓦斯、防尘和防灭火）”的管理工作显得尤为重要，在这一管理工作中，施工方要大力开展排风扇、风筒等通风设施的安装使用和维护工作、负责和协助煤尘与瓦斯突出措施的实施工作，并积极配合通风安全部门对施工现场所进行的“一通三防”安全检查，并对查出的安全隐患积极协助处理，避免事故的发生。
对于已经进入大矿时代的山西省来说，施工现场的通风管理工作更为重要，虽然产煤能力大大提高而且装备水平突飞猛进，但从事煤矿井下作业的人员未变，可以说直接进入大矿时代，对现代化的装备需要相当长的一段适应过程。因而，我们提出了“人人都是通风员”的安全理念，就是要人人都懂通风知识、人人都会通风管理和人人都抓通风安全。其重点就是突出“人人”在煤矿安全工作中的主导地位，成为大矿时代安全管理的新手段和新方法，从而促进全省煤炭行业安全生产形势实现持续稳定好转。这一理念的提出，就是要增强文化强煤进程、推动煤矿安全生产和促进煤炭转型跨越发展。
然而，对于安全管理就要制定相应的措施，不仅要建立有效的安全机制，还要将管理体系落实到实处，坚持安全管理以人为本和以人为主的理念，每个管理者都应该充分认识安全管理的难点和特点，做好施工准备阶段的事前预控，并结合项目本身的特点对安全予以高度重视，只有安全管理做到位，才能真正将项目管理搞好。
2 材料设备的供应管理
在煤矿基建的施工管理中，材料设备的供应是不可或缺的，材料设备的供应是整个施工项目有序进行的保障。随着煤矿企业的日益增多增大，所需采购的工程材料和设备也相应增加，因而如何抓好材料设备的采购供应管理工作已经成为工程项目管理的重点，而为了能够采购较为合理的原材料，还需要管理者在专业知识、业务水平等方面的能力来提升企业采购的经济效益。
目前，材料设备的供应面临着施工点广、区域市场环境陌生、材料品种规格繁杂和产品升级换代快等问题。同时，材料设备与供应商之间一般都以临时或短期合作为主，整体合作与协调机制尚未完善，而且供应商一般只注重盈利，对施工企业缺少归属感与忠诚度，这在采购过程中增加了不确定性，一定程度上会影响材料服务的质量。因此，选择供货商显得很重要，这就要本着质量、成本、交付和服务并重的原则来选择供应商，同时还要及时了解市场现状，不仅在于特定的分类市场还要对项目所在区域市场进行分析和调研，要了解市场的主导者、市场的发展趋势和相关的供货商在市场中的地位等，同时市场的地域分布，运输物流的成本情况等也要有相应的了解。通过分析确定出符合本企业标准的供货商，并初步建立供货商数据库，以保证采购材料设备的质量和效益，实现对供货商的材料供应管理。
同时，在煤矿企业中，还要对材料设备的进出场制定严格的管理制度，抓好进出场机械设备和材料的安全管理，对所有进场的机械设备、材料按管理制度的要求，向相关部门报验，凡是安全质量证明材料不全、检验过期或现场检查认为达不到要求的限其退场。
3 施工队伍的管理
随着山西省煤矿企业的大力发展，大型机械的不断引进，对施工人员的专业水平及文化素质要求越来越高。因此，企业应注重培养后备力量，并以老员工带新员工的培养模式壮大自己的施工队伍。尤其是近几来，煤矿基建工程施工对机械化要求越来越高，对员工的基本素质也提出更高的要求，矿建施工已不再是简单的体力劳动，尤其是掘进机和钻机等大型设备的使用和检修维护，更体现了专业人员的缺失，同时，对于机电工、掘进机司机及探水工等特殊工种严重不足，更加制约企业的良性发展。因此，这就要压缩基建施工队伍的规模，并精简企业的施工人员，尽量减少固定职工人数而增加合同工人数。并按专业化要求，在做好定员、定额、定岗的基础上，调整施工队伍结构，使整个施工队伍向着专业化、小型化方向发展。同时，还应该注重企业管理人员和从业人员的培训工作，并定期按工种专业将他们送往煤炭高校进行专业学习，使他们的文化水平和专业水平都能有所提升。项目部在管理过程中还应该注重培养员工的责任感和主人翁意识，满足人的自我价值的实现， 激发人的内在潜能。
4 结 语
煤矿基建工程的施工管理工作是综合性的，不是一朝一夕之事，它包括多个管理部门的协调发展，施工安全是前提，材料设备供应是基础，施工人员有效的工作是关键。作为煤矿基建企业必须高度重视的是施工人员的安全和他们的专业素质，只有煤矿基建企业各层次员工的专业素质都有了较大提升，才会避免各种安全事故的发生，工程质量和进度才有所保障，施工成本才能得以控制，煤矿基建企业才能步入良性经营管理轨道。
参考文献：
[1] 刘丽雅，吴长昊.浅谈矿建施工企业精细化管理[J].现代物业（中旬刊），2011，（4）.
[2] 张超.煤矿基本建设管理模式研究[J].中国城市经济，2011，（21）.
[3] 常海.浅谈煤矿基本建设管理[J].商品与质量，2009，（S1）.
[4] 亓荣强，邹继军.项目管理在煤矿建设中的应用[J].科技信息，2010，（1）.
[5] 范宝强.浅谈煤矿基建工程的施工管理[J].山西建筑，2010，（35）.
[6] 张安福.大型煤矿基建初期通风管理[J].中国矿山工程，2006，（6）.
