煤矿井下静电产生、危害及安全防护

摘要:介绍了静电对现代煤矿产生的危害,并提出了安全防护方法。

1、前言

人类对于电的认识是始于静电。如自然界的雷电,日常生活的摩擦带电就是人们对于静电的认识。然而随着现代工业的发展,静电却以危害的形式闯入各工业生产的各个部门以至人的日常生活中,特别是煤矿井下,从而不得不重新对静电研究和认识,静电和静电放电会给煤矿生产造成许多危害,因而煤矿防静电危害成了急需解决的新课题。

2、煤矿井下静电

①人体静电。在井下人体静电的积累比较严重,主要是由于井下人员脚穿的防水胶鞋、手带手套使人体处于绝缘状态,人体起电后就难以散失;其次是人体会因吸附带电粉尘而又带上附加的静电。井下巷道对于人体是很近的接地体,易发生放电。井下空间小,人体之间及人体与设备之间也易接触和感应以至放电。

②井下非金属材料静电。随着合成材料的

生产和使用日益广泛,越来越多的高分子材料被大量投入到井下使用,如传动胶带、输送胶带、风筒、水管、电缆、液压管道等都是由橡胶、塑料或玻璃钢材制成,还有许多设备的外罩、底座和部件也由塑料制成。人体衣物由棉或化纤制成。这样就不可避免的使井下静电变得突出起来。

③煤尘、岩尘静电。采煤机、综掘机截煤和扒矸机扒矸石时激起的煤尘、岩尘以及爆破本身产生的烟尘带电都会形成带电云尘。

④喷浆、喷水、静化喷雾会形成带电雾滴,管道和喷咀、喷枪也会带较高的静电。

⑤局部通风机通风和井下移动抽排泵站抽放瓦斯时,局部通风机和管道也会带静电,尤其是井下煤尘和液雾使管道气体中含杂质时而产

生更高的静电。

⑥井下排水管、灌浆管、压风管和液压管也会带静电。

⑦井下皮带输送机及其传动部分也会带静电。

⑧井下压电,如爆破产生的压力,支架和假顶承受巨大地压等都会产生压电效应。

⑨特殊情况下,煤、水、瓦斯、煤尘、岩尘的瞬间大量涌出和突出会因急剧磨擦而起电。

3、煤矿井下静电危害

静电的危害形式是多方面的,可归纳为由于静电力效应和静电发电效应两方面引起的。在煤矿井下静电力会使液体、气体在管道输送时产生静电阻力而损耗能源,静电力会使人体衣着缠身而烦躁不安影响工作效率,甚至会使人体头发和衣着绞入运转设备而引起事故。静电电压会引爆电雷管,静电放电火花会成为瓦斯、煤尘、炸药等易燃易爆危险品的点火源,引起火灾和爆炸事故的发生。静电放电会使人体受到电击。静电电击通常不会导致人身直接死亡事故,但会使人受击而发生摔倒和坠落等二次事故以及操作者产生误动作而引起的事故。静电放电会使计算机、继电器、开关等电子设备中的电子元件击穿或产生误动作以至使计算、控制出错而引起事故。静电放电产生的电磁波会使通讯和控制仪器受到干扰以至引起事故。

4、煤矿井下静电的安全防护

煤矿井下静电的安全防护主要是防止静电引起的燃烧和爆炸。发生静电燃烧和爆炸的基本条件:①有静电的产生和积聚并产生放电火花;②放电场所有易燃易爆危险品的存在且最小引燃能量小于静电火花能量。只有这两个条件同时具备,才有可能发生危险品的燃烧和爆炸。因此静电安全不仅仅是对静电提出限制,同时也要对危险品提出限制。防静电危害仅从单一条件出发往往是不能奏效,只有同时对两个条件加以破坏,安全才更加可靠。

4.1导体可靠接地

机电设备、运输设备、轨道等多为金属导体,金属导体在接触磨擦、碰撞时同样会产生静电。但由于导体中电荷能自由移动,只要导体不是处于绝缘状态起电,电荷就能沿散电途径迅速失掉。因此对于导体可用接地措施来消除产生的静电。接地是将导体用导线与大地连接,主要用来使带电导体上产生的电荷能通过导线散失到大地中以达到消除导体上的静电。接地还可以抑制带电体的电位和使带电体屏蔽以防止感应起电。

4.2提高介质的电导率

工业静电问题主要是介质起电,尤其是高分子材料。因为对于导体虽然起电,只要采取可靠的接地措施,静电就难以积聚。而对于介质,易于起电又因其电阻率很高难于散电,接地措施对介质就不适用。解决介质静电问题必须提高介质的电导率。煤矿井下使用的传动胶带、输送胶带、风筒、水管、电缆、液压管道、塑钢管等都可以通过掺入导电材料成为抗静电产品。

4.3防人体静电

人体静电引起的燃烧、爆炸事故约站总静电事故的20%,防人体静电是静电安全工作的重要方面。人体静电的特点:人体在生产场所活动频繁,易产生静电且起电量较高;人体是活动的导体,易引起自身和其它导体起电和放电;防静电时,人们往往只注意人体外的物体静电,而忽视自身静电。防人体静电主要是减少人体及人体衣物的起电量和减少人体的散电电阻,因此消除人体静电应使人体接地,衣物应经抗静电处理。所以《煤矿安全规程》规定入井人员“严禁穿化纤衣服”。

4.4危险品的控制

4.4.1井下雷管、炸药

雷管、炸药储存地点的温度、湿度必须在规定范围。在运输时禁止爆破器材与其它货物混装,雷管或硝化甘油类炸药的装载高度不得超过两层,并且要积极推进采掘工艺改革,最大限度地减少炮采、炮掘,加快淘汰木支护。

4.4.2瓦斯抽排系统

瓦斯抽排系统必须做到:①瓦斯抽排泵采用防爆水环式真空泵、防爆防回火装置、防爆器;②采用抽放瓦斯管每米管长表面电阻值必须小于100kΩ;③防爆水环式真空泵及控制电气设备必须可靠接地。

4.4.3井下瓦斯、粉尘

对于井下瓦斯采用抽排、通风、监测监控等措施控制瓦斯浓度,使之低于爆炸下限。对于井下粉尘采用喷雾、人工撒水灭尘等措施控制粉尘的产生。

4.4.4采用抗静电的新产品

例如对于电雷管,为防止外电场,在管体上复盖金属镀膜实现屏蔽,为防止使用现场的地面杂散电流,在桥系中串入电容使直流不能通过。引爆时采用交流电源,或直接将电阻式桥系改为电容式,引爆时用高压电源。