何召义
兖州煤业榆林能化有限公司，陕西榆林 719000
随着我国科学技术和经济的不断发展，我国的煤矿开采条件已经得到了很大的改善，但是还是非常的潮湿，巷道非常狭窄，因此对矿井下部的供电系统有着很大的影响，影响它的绝缘效果。因此在矿井底部的供电系统中存在着漏电的现象，这就为矿井的安全生产埋下了安全隐患，容易造成矿井中的爆炸或者是触电事故，例如矿井中的瓦斯爆炸。煤矿中的火灾已经成为矿井中人员伤害事故的最主要原因，要做好矿井中的防火防爆，从而保障矿井生产过程中的工作人员的人身安全。
1 电气安全措施的现状和存在的问题
针对矿井中的电气中存在的问题和不足之处，我国矿井中采取最多的措施就是进行漏电保护装置的安装、防爆外壳以及安全电路等多种安全措施。通过多年的应用实践证明，不管是在电火引燃发生的火灾，还是在电火引起的爆炸中，都能够在保护矿井下工作人员的人身安全起到一定的作用，在局部的效果的较为明显，在全面的事故中就没有那幺的明显，具有很强的局限性，在电气安全的措施中，并不是一个安全性较强的措施，对大型的火灾或者是爆炸等事故的治理效果不明显，有效性不理想。
1.1 隔爆外壳所具备的的安全性
电气安全中所使用的隔爆外壳能够起到一定的作用，但是需要在一定的条件下才能实现。德国和原苏联对隔爆外壳进行了研究发现。如果隔爆外壳中存在的短路电弧火在2KA～10KA左右的话，隔爆外壳就不会起到应有的作用，就会出现被烧穿的危险，等到高温电弧出现喷出的现象时，就会引燃喷出口附近的易燃易爆介质。如果电弧持续的时间在10ms～100ms 的话，隔爆外壳内部的电弧就会被喷出，从而引燃周围的易燃易爆介质，发生火灾。只有故障的时间不大于10ms，隔爆外壳才能发挥其应有的作用。但是，现阶段我国所使用的矿井低压供电系统所具备的断电时间都保持在80ms～200ms 这个范围内，这就导致隔爆外壳不能发挥其原有的作用，起不到隔离防爆的效果。例如，在1974 年时，徐州的夹河煤矿曾经发生过矿井内部电弧短路的故障，防爆外壳被烧穿，出现了直径在4mm 左右、数量众多的空洞，电弧喷出，从而引发了矿井中瓦斯的爆炸事故。
1.2 安全电路
安全电路是对矿井中的火花和故障火花等的量进行限制，要小羽 甲烷的引燃量。虽然人们一直在安全电路的输出功率上做着不懈的努力，但是对安全电路的输出功率的控制的效果不是很明显，还不能大于几十瓦。现阶段，我国的矿井中还是比较适用于自动控制、信号等弱电电路。
1.3 漏电保护装置
现阶段，我国矿井中所使用的漏电保护装置的作用非常有限，只能在特定的条件下才能发挥它的作用，只能对漏电时间与漏电电流之间相乘得出的结果小于30mAs 才能起作用。这只能保证在矿井下的低压供电系统出现漏电现象时，不出现工作人员触电死亡的情况，漏电发出的火花不会引爆矿井中的瓦斯。
1.4 电缆的防火防爆措施不可靠
在矿井生产的过程中，电缆是存在安全隐患最多的一个环节，特别是位于采矿区域的电缆，遭受机械设备的损坏几率大大增加，造成漏电故障和短路电弧故障，从而导致出现电缆着火或者是瓦斯爆炸的故障，截止到目前为止，我国矿井中的电缆防火防爆措施都不可靠。
现阶段，我国矿井开采过程中所使用的大型绞车所使用的电机与电控装置都不完善，容易出现迸出火花的情况，导致出现瓦斯爆炸的现象。由于受到资金成本投入的限制，在大型绞车上安装防爆外壳是不现实的措施。
如果煤矿企业在矿井生产的过程中所使用的防爆防火的安全措施，不能有效阻止煤矿生产过程中出现的爆炸和火灾故障的话，将会严重影响矿井防爆防火能力的提高。在煤矿生产的过程中，为了提高防爆防火的能力，应在生产过程中采取快速断电的安全措施。
2 提高矿井中低压供电系统整体防火防爆的安全措施
2.1 对矿井中低压供电系统中的电火时间进行分析
在矿井生产的过程中，如果出现电气故障的时间，到产生火花引起火灾或者是爆炸的故障所用的时间就是恶性事故的发生时间。通过对煤矿中的故障发生的时间进行分析发现：
1）煤矿生产过程中，电缆所使用的橡套被火花引燃所用的最小时间是Txh=5ms；
2）煤矿生产过程中，电缆橡套引爆矿井中甲烷所用的时间是Txl=5ms；
3）隔爆外壳中出现电弧喷出故障所用的时间是Txg=10ms。
通过对以上三种情况进行分析，得出煤矿的低压供电系统中形成故障所使用的最小时间是Tx=5ms。
2.2 矿井低压供电系统的全断电时间
当矿井中的低压供电系统出现故障时，到电力系统进行保护从而采取将电力系统切断的操作时，或者是低压供电系统中出现漏电故障到电力系统中没有电流存在所用的时间，就被称为是低压供电系统的全断电时间，一般情况下，是用To 进行表示的。
在公式中，Tq 表示的是低压供电系统出现故障时，进行信号取样所用的时间，单位是ms；Td 表示的是控制低压供电系统的开关采取全断电操作时所用的时间，单位是ms。
要想在矿井生产的过程中，低压供电系统中保持To ＜Tx的状态时，就需要保证低压供电系统中出现电火现象时，能够将故障及时的与电力系统想切除的技术，通常情况下，我们称之为快速断电安全技术。
2.3 低压供电系统所具备的防爆型
当矿井中发生瓦斯爆炸的事故时，要对矿井中的低压供电系统立即采取快速断电的安全技术，并保证全断电所需的时间控制在5ms 之内，以有效控制矿井中瓦斯爆炸事故，此时该矿井的防爆能力就可以评价为：甲烷爆炸的概率是P ＜10-2。
2.4 提高矿井中电缆的防火性
在矿井的低压供电系统中使用快速断电装置，故障全断的时间就会被控制在5ms 之内，电缆在出现规章时所产生的热能就会被大大降低了，那幺电缆温度大于它的极限温度的几率就会被大大降低了。
将电缆出现短路时的温度作为依据，可以通过下列公式对电缆的截面面积进行计算：
在公式中，Sy表示的是电缆在正常使用的过程中所允许的电缆芯数的截面面积，单位是mm2；Id表示的是电缆正常使用情况下，所允许通过的最大的短路电流，单位是A；To表示的是电缆中全断电的时间，单位是s。
如果测得电缆中存在的最大短路电流是9KA，全断电的时间是5ms 的话，就可以根据公式（2）计算出也就是说，如果矿井中的低压供电系统的标准电压是660KV 的话，在变压器的二次出口位置处出现三相短路的故障的话，电流在通过芯数横截面积为5mm2的电缆时，所造成的温度也在电缆的极限温度之内。因此快速断电技术在矿井中的低压供电系统中的应用有效提高了低压供电系统的防火性能。
3 结论
综上所述，现阶段我国矿井中所使用的低压供电系统由于其电气安全措施上存在的局限性，低压供电系统的防火防爆能力受到了很大的限制。而快速断电技术在矿井低压供电系统中的应用，对电气故障进行了有效地控制，在电缆中出现火花之前，就可以将故障点从低压供电系统中切除出去，有效提高了矿井低压供电系统的防火防爆能力，从而保证了煤矿生产的安全性。
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