煤矿井下静电危害及防治探讨

摘 要:近几年来,煤矿井下因静电引起火花点燃甲烷(CH4)而造成重大火灾事故和瓦斯爆炸事故以及电击伤人事故时有发生,为了煤矿井下的安全,使防止静电措施更加合理完善,该文深入研究和探讨了煤矿井下静电的危害及防治措施。

关键词:静电危害;静电的产生;措施

一、静电在煤矿井下的危害

一九八四年铜川矿务局李家塔煤矿井下掘进二队放炮员在掘进头联好炮以后,并没有起动炮器,而发生了自动起爆现象。虽然没有发生重大事故,但事后追查原因,认定是一起因静电引起来的爆炸事故。

一九八五年淮南矿务局某矿在恢复一个停产多日的工作而生产时,采用高压风流驱散空间瓦斯,因高压塑料风管上的静电放电引起瓦斯爆炸事故,当场伤亡多人。

铜川矿务局三里洞矿在九月间也曾发生过使用塑料风管引起静电电击作人员事故。

1993年4月20日,铜川矿务局陈家山煤矿410采煤工作面发生重大火灾事故,就是一起因静电放电引起瓦斯燃烧而造成的重大事故。

据有关资料介绍,九十年代全世界每年因静电引起的爆炸、重大火灾达二万五千次以上。进入2000年代,更是有增无减。

二、静电的产生原因

(一)接触摩擦分离是产生静电的原因

(二)感应产生静电

(三)静电感应是造成静电的另一个原因

三、煤矿井下产生静电的过程

根据物体相互接触、摩擦、分离产生静电和感应产生静电原理,煤矿井下产生静电有如下地点:

(一)皮带运输机产生静电。在煤矿井下由于皮带运输机数量大分布线长,是产生静电和放电的主要部位之一。一是皮带转动与滚筒摩擦,二是皮带转动与托滚摩擦,三是皮带与流动的煤产生摩擦,尤其是使用高绝缘材料,如塑料托滚或者是刷漆的滚筒和托滚,都带有较多的静电。经常出现静电放电打火现象,据有关资料分析表明,在环境温度89%,温度22.7℃情况下,静电电压可达150V以上。

(二)采煤掘进过程中,由于采掘机械的合金刀头高速切割煤和破碎岩石,这个过程是产生静电的过程,因此,在机组的绝缘部位、空间和煤壁上部产生了大量的静电荷,这些静电荷随着采掘过程的温度降低、温度增大而减少。

(三)塑料通风管、塑料水管、压气管和涂有漆的瓦斯抽放等管路,由于管内流体的摩擦而在其管壁上产生静电。这些静电有时可达4500V以上。

(四)带电体的感应和设备间相互碰撞、接触以及人为的摩擦等也能导致多类电气设备、塑料外壳上产生静电。

(五)人体自身静电。根据产生静电原理,由于人体走动过程中脚与大地不断接触、摩擦和分离,因此使人体产生静电。

四、井下防静电的措施

如何解决井下静电问题,从静电产生的有因分析,可采取多种方法进行处理。但防止静电的根本措施可分为下列三种类型:第一种制止静电的产生;第二种彻底消除物体所带的静电;第三种将产生的静电快速向大地泄漏。

第一种办法是根本办不到的,因为要改变采、掘、带电设备、运输、通风,排放瓦斯,水管工艺是不可能的,因此也就不能排除静电的产生。

第二种方法是在静电产生以后,把积聚在物体上的静电彻底消除掉,这在井下也是不现实的。

第三种方法对于井下来说是比较合适的,就是如何快速的把静电荷向大地泄漏,尽管这是一项较困难的措施,但相对而言,它仍是目前行之有效的办法。

利用接地法向大地泄漏静电电荷,把带电的物体与大地相连,使其电位处于零位。这样不仅不会产生静电荷的积聚,而且还能对带电体起到屏蔽作用,以防止静电感应,但这种接地并不是对所有带电体都是有效的,因为只有该带电体具有较高的导电率时,才能有效地将静电电荷通过接地向大地泄漏,而对于导电率及低的物体再好的接地也是不起作用的。

五、在防爆电气外壳的结构上采取措施

在亍下塑料产品中,面积较大且又由于性能上的要求,既不能在表面上涂防静电漆,也不能镀金属膜时,可将大面积的外壳用接地良好的金属网分隔其表面,使分隔后的小面积不大于50cm2,从而可保证达到防静电的目的。

六、严禁穿尼龙化纤衣服

煤矿安全规程规定:入井人员不允许穿尼龙化纤织品工作衣,但对于有些职工下井仍穿尼龙化纤内衣内裤的要求执行不严,尤其是采掘工作面由于在风量不足或者回风巷冒顶断面减小的情况下,使工作面温度升高瓦斯增大,在这种情况下,有的职工脱掉外套。而只剩内衣内裤进行工作,这种情况也是非常危险的。因为在脱外衣时可产生1000V以上的静电电压。人体自身的放电能量在0.6mj以上,而点燃甲烷最小能量为0.28mj,点燃油气最小能量为0.2mj以上,这对我局各矿井都是重大隐患,特别是陈家山、下石节矿瓦斯、油气共生的矿井,更是不可忽视的重大隐患。

总而言之,目前对于煤矿井下防静电研究工作开展时间不长,经验还不足,有的还没有得以应用,这些都必须在今后的工作中、实践中逐步研究、探讨、检验和应用。