直击雷防护技术应用研究.pdf

1 7 8 a 4 ,e l, c g ． 2 0 0 8 年 第5 期 直击雷‘ 防护技 术应 用研 究 杨洪涛， 张萍 新汶矿业集 团公司翟镇煤矿 ， 山东 新泰2 7 1 2 0 4 摘要在避雷针基础上研制的S L E少长针消雷装置， 由多支半导体针体和基座组成， 采用半导体电阻抑制上行雷的发展， 可有效降低雷击主 放电电流幅值和陡度。 即通过半导体材料达到“ 限流” 目的， 是 目 前世界上具有先进水平的防雷装置。 关键词 直击雷 防护 少长针限流 消雷装置 中图分类号 T M8 6 2 文献标识码B 雷电灾害是世界上最严重的十种 自然灾害之一， 每年全球因雷击造成的人员伤亡数以万计， 财产损失 惊人。煤矿系统随着电子信息和 自动化系统的广泛使 用， 遭受雷击的次数 日益增加， 雷电造成的灾害也日趋 严重。煤矿由于地形地理复杂， 建筑物及构筑物形式 各异， 设备种类繁多， 工作环境危险， 遭遇雷击的后果 更为严重 。 1 直击雷对煤矿 的危害 雷电流的传导路径包括 雷电流侵入地中渗透后， 进入矿道； 雷电流通过轨道传递， 导人矿道内； 雷电流 通过金属管线导入矿道内。 雷电灾 害后果 产生火花 ， 引起 瓦斯爆 炸 ； 毁 坏瓦 斯监控设备系统 ， 无法对瓦斯浓度预警； 引起通风等设 备损坏， 无法通风排风， 引起瓦斯聚集； 引起开矿用雷 管爆炸等。直击雷、 雷电感应、 雷电波侵入以及雷击电 磁脉冲可能通过各种途径损坏建筑物、 构筑物及相关 电气及 电子设备 ， 造 成人员伤亡 、 设备损 毁、 通讯 中断 等事故， 严重影响煤矿的安全生产。 翟镇煤矿位于新泰市郊区， 新泰市气象数据表明， 该地区年平均雷暴 日高达 2 9 ． 6 d ／ a ， 按照 建筑物电子 信息系统防雷技术规范 定义， 该地区雷暴 日等级为多 雷区。而且翟镇煤矿地处平原， 周围没有高大建筑物， 地势空旷孤立， 矿区内部分构筑物选用普通金属避雷 针和金属避雷带做为避雷装置， 由于普通金属接闪器 对直击雷防护存在局 限性 ， 不能对整 个矿 区的直 击雷 全面地进行防护， 尤其是降压站、 主井、 副井及扇风机 房等重要岗位， 一旦遭受雷击其后果将不堪设想。 2 支 护方案确定及实施 2 ． 1 S L E少长针 消雷装置的选 型依据和 功能 S L E少长针消雷装置是在避雷针 的基础 上发展起 来的。它的特点在于采用半导体电阻来抑制上行雷的 *收稿 日期 2 0 0 8 0 5 2 7 作者简介 杨洪 涛 1 9 7 4 一 ， 男 ， 大专学历 ， 毕业 于新汶 矿业集 团职 工大学机电专业 ， 工程师， 现任新汶矿业集团公司翟镇煤矿机电运输 部主任 ， 工程师 。 发展 ， 并有效地降低雷击主放电电流幅值和陡度， 从而 克服了避雷针或其它导体防直击雷设备的不足， 即通 过半导体材料达到“ 限流” 的目的， 同时采用少长针的 形式增大中和电流， 即兼有“ 中和” 的作用， 是 目前世界 上具有先进水平的防雷装置。其特有的技术性能使过 去不可能达到的技术设想成为现实。 S L E由多支半导体针体和基座组成， 每支 5 m长的 半导体针由金属球头、 钢针构成的接闪器和半导体电 阻构成的限流部组成， 其主要功能如下 1 有效地抑制由地面向上发展的上行雷。 2 S L E内在的限流能力 ， 可以延缓雷击放 电时 间、 大幅度消减雷电流的幅值和陡度， 使雷击二次效应 大大减弱， 使得对雷击二次效应的防护更易实现。 3 少长针独特 的辐射状设计和合理的 2 0 。 2 5 。 夹 角 ， 能在雷 电流过大时 ， 使多 支少长针 自动并联 ， 达到 联合限流的目的。 4 气象条件适宜 如无横向来风 时， 在雷云下地 面平均电场达 到 4 0 k V ／ m时 ， 能 产生 毫 安级 的中和 电 流 ； 天顶有强雷云时 ， 可发 出电晕火花 ， 中和电流达安 培级， 即兼有“ 中和” 作用， 可大幅度降低雷击发生的概 率。 5 保护范围大， S L E安装高度 h与其保护半径 r 之比最大为 1 5 ， 保护角接近 8 0 。 ； 其地面保护范围为同 高避雷针的 1 1 倍。 6 在土壤电阻率为 5 0 0 f ． m时， 每套消雷装置用 7 根 E R防腐降阻接地极并配有适量的降阻剂时， 可满 足独立 消雷装置的接地电阻不大 于 1 0 1 2 要求。 7 半导体针组可抗 4 5 r r d s 的风速 ； 可耐室外 温度 为一4 0 ℃～5 6 ℃。采用 E R防腐长效降阻接地极。由 新型导电防腐材料和防腐导电胶等非金属材料组成。 抗腐蚀能力极强， 经久耐用。同时内部填充缓释电解 材料， 使降阻效果长期稳定。接地效果逐年优化， 日后 无需投入其他费用和精力， 施工方便。 ， 2 ． 2 翟镇煤矿矿 区的直击 雷防护 s L E半导体少长针消雷装置端头的特殊形状增强 了对下行雷的吸引能力， 靠尖端放电所产生的空间电 荷的屏蔽作用减弱消雷装置附近的地面场强， 增大了 保护范围， 而且由于 S L E 半导体少长针用特殊的半导 2 0 0 8 年 第5 期 鸯堪茬 斜技 1 7 9 注氮防灭火技 术在 三河尖 矿 的应 用 王浩 ， 李剑峰 1 ． 中国矿业大学， 江苏 徐州 2 2 1 0 1 1 ； 2 ． 徐州矿业集团三河口煤矿， 江苏 徐州2 2 1 0 1 1 关键河采 空区注氮系统效果 中图分类号 T D 7 5 3 ． 3 文献标识码B N i t r o g e n fi r e - p rev e n t i o n t e c h n o l o g y i n t h e n n mg a p p l i c a t i o n S a n h e j t a n Wa n g Ha o， L i J i a n f e n g 1 ． C h i n a U n i v e r s i t y o f M i nin g a n d T e c h n o l o g y ， X u Z h o n g J i a n g S u 2 2 1 0 1 1 A h - Wa e t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e S anh e j i a n m i n e i n th e a p p l i c a t i o n o f n i t r o g e n i n j e c ti o n a n d fi r e p r e v e ta t i o n t e c h n o l o g 3 i n t h e app l i c a t i o n o f a t t e n ti on Ke y w o r d s n i t r o g e n i n j e c ti on； F i r efi g h ti n g 注 氮防灭 火的实质足 向采空 区氧化带 内或火 区 内 注入一定数量的氮气， 使其氧含量降到 1 0 ％或 3 ％以 下 ， 达到 防灭火 的 目的。 1 工 作面概 况 7 3 0 1 工作面位于东三采 区， 南邻 7 3 0 3工作面， 北 为 F 1 1 断层 ， 其走 向长 3 3 0 m， 面长 6 57 5 m， 煤层 厚度 4 ． 4 ～5 ． 6 m， 平均 5 ． 0 m， 煤层倾角 6 ～1 0 o ， 平均 7 。 。煤质 牌号为 气肥煤 ， 瓦斯 含量 0 ． 0 8 2 0 ． 4 8 m l ／ g 。自然 发火 期 1 3 个月， 最短发火期 1 8 d ， 属易 自燃发火煤层。配 风量为 6 2 4 m 3 ／ ra i n ， 因防治 自然 发火 需要 ， 将 工作 面配 风量修改为 5 5 0 6 0 0 m 3 ／ m i n 。工作 面里 部在煤层 波异 常带内， 轨道巷靠近 F l l 断层， 裂隙发育 ， 煤层松软 ， 顶 板破碎， 易冒落。工作面采用走向长壁后退式采煤方 法 ， 悬移支架放顶 煤 回采工 艺 ， 全部 垮 落法 管理 顶板 ， *收稿 日期 2 0 0 80 6 0 2 作者简介 王浩 1 9 7 7 一 ， 男， 陕西乾县人， 中国矿业大学安全工程 学院在读研究生 。 7 3 0 1 工作面 自初次放顶结束时就已发现上隅角出现 c 0气体， 最高 c O气体浓度达到 2 0 0 p p m， 由于及时延 长接通注氮管路实施了注氮措施 ， 注氮流量始终保持 在 5 5 0 6 5 0 m 3 ／ h ， 注氮压力不低于0 ． 6 M P a ， 注入的氮气 浓度为 9 8 ． 4 ％ ， 及时消除 了自然发火隐患 。 2 注氮设备和注氮方式 采用温州瑞气公司生产的 J X Z D一6 0 0型空气分离 设备制氮防灭火。出口压力 0 ． 6 M P a ， 装机容量 2 2 0 k W； 额定流量为 6 0 0 m 3 ／ h ， 制氮方法为碳分子筛分离法。 采用采空区开区注氮和钻孔旁路注氮。 3 注氮防灭火 系统 注氮机安装在 一6 9 0 m回风巷处， 主干输氮管路使 用 1 0 8 m m无缝 钢 管注 氮 ， 注 氮支 管 设 置 P l 0 8 m m或 5 7 n u n 的无缝 钢管注氮 。 为保证注氮质量， 在注氮干管上设置分流三通， 在 注氮机处安装氧气传感器 ， 刚启动注 下转第 1 8 1 页 体材料制成， 可以制止上行雷的发展， 杜绝了上行雷的 危害 。 在翟镇煤矿安装 1 3套 S L E半导体少长针消雷装 置， 由于消雷装置的屏蔽作用， 在整个矿区上方形成一 个雷电网络拦截体系， 使翟镇煤矿及内部所有建筑物 和设备完全在消雷装置的保护范围之 内， 避免了遭受 直击雷的打击， 保护了人员、 建筑物和设备的安全。 由于变电站内的高、 低压输电线路高约 5 m， 均在 1 3 套消雷装置的保护范围之内， 雷电流发生时雷电首 先集中消雷器 ， 从而减少了高压输电线路的击杆率和 跳闸率， 对高压输 电线路的安全供电起到了很好 的防 护作用 。 独立消雷装置 的接地装置选用 5 0年内免维修的 E R防腐降阻接地极， 该接地极集防腐与降阻于一体， 随着使用年限的增加 ， 其周围土壤 电阻率也会逐年递 减， 从而保证接地效果的可靠性。 3 应用效 果 1 直击雷防护技术实施后 ， 保证翟镇煤矿工广免 受雷击， 避免了人员和设备损失， 保证了矿井安全。 2 提高了雷雨期间供电可靠性和生产设备的安 全， 减少因事故停电和设备事故对生产的影响。 3 直击雷防护技术系统可靠性高 ， 维修工作量 小 ， 每年减少维修费用 2万元 。 4 可保证矿山工广区域雷雨天气时的安全。 参考文献 煤矿工业 矿井设计规范 中国计 划出版社 煤矿电工手册 第二分 册矿井 电工 上煤 炭工业 出版社