【正文】 合物中瓦斯燃燒時產(chǎn)生的熱量不足以維持燃燒，而瓦斯含量高的高混合物中瓦斯過剩，對混合物起冷卻作用（瓦斯的熱量消耗比空氣高 ），兩者均使混合物不爆炸。對低瓦斯礦井中，個別采區(qū)瓦斯涌出量較大或瓦斯涌出有異常情況時，則該采區(qū)應按高瓦斯區(qū)進行管理，具體由礦務局定時組織鑒定工作，報上級部門批準執(zhí)行。? 　礦井瓦斯等級的劃分? 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，一個礦井中，只要有一個煤（巖）層發(fā)現(xiàn)過瓦斯，該礦井即定為瓦斯礦井，并依照礦井瓦斯等級的工作制度進行管理。當局扇停止通風時，這種巷道瓦斯積聚濃度則隨著瓦斯絕對涌出量的增加、瓦斯?jié)舛瘸迺r間的延長、巷道長度及傾角增大而增大。尤其在準備巷道的掘進工作面，回采工作面的采煤機附近和工作面與回風巷道的交界處附近更為嚴重。一般來說，瓦斯主要的涌出源是順槽準備巷道的新暴露面和回采工作面經(jīng)常更新的移動工作面及采落的煤。井下空氣中瓦斯的含量很大程度上取決于地質構造、煤層埋藏深淺程度及開拓方式。礦井氣體的主要成份是瓦斯，也稱甲烷（ CH4）及其同系物，煤礦井下最危險的是爆炸性氣體。? 　安裝類別? 安裝類別（過電壓類別）主要對低壓電器面言，礦用電氣設備按 GB/低壓開關設備和控制設備總則的有關規(guī)定，基本按 III、 IV類考慮。? 　電壓偏差? 煤礦井下由于開采深度、層次的變化，采煤工作面距離的移動及更換，井下用電負荷經(jīng)常變化，因此供電電壓的波動范圍也較大，這就要求礦用電氣設備能在 75%～ 110%的額定電壓下正常工作，同時對電性能提出更高的要求，如：礦用電器的動作特性和電子保護的電壓穩(wěn)定性等。采區(qū)供電電壓普遍采用380V、 660V、 1140V電壓等級，綜采機械化工作面現(xiàn)已采用 3300V電壓等級，手動電動工具（例煤電鉆）及井下照明均規(guī)定采用 127V電壓等級。 ? 2　我國煤礦井下的基本工況條件? 　供電系統(tǒng)和電壓等級? 煤礦供電系統(tǒng)一般為地面變電所，以 10kV或6kV供電下井中央變電所、采區(qū)變電所直到工作面配電點，基本屬于垂直方式四級供電系統(tǒng)。? 　電氣設備殼內(nèi)的環(huán)境條件? 由于電氣設備外殼達到防爆要求，因此電氣設備在正常運行中殼內(nèi)溫度擴散條件差，尤其對經(jīng)常頻繁起動、停止工作狀態(tài)有分斷大電流現(xiàn)象，其電器件觸頭的電弧會引起設備內(nèi)高分子絕緣材料的分解，從而產(chǎn)生有害物質，導致電子、電器元件工作條件的惡化。 ? 　周圍空間? 煤礦井下作業(yè)空間狹窄，巷道受頂板壓力的作用造成煤塊、巖石冒落，使電氣設備易遭碰、砸、壓，而且煤礦生產(chǎn)作業(yè)經(jīng)常變動，電氣設備需要頻繁移動。? 　相對濕度? 煤礦井下濕度大，有淋水是一大特點，相對濕度在 95～ 100％左右范圍內(nèi)變化，當井下溫度在大于＋ 25℃ 情況下，對電氣設備的絕緣性能影響很大。 ? 我國防爆標準 《通用要求》中規(guī)定電氣設備環(huán)境溫度在－ 20℃ ～＋40℃ 時能正常運行?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定生產(chǎn)礦井采掘工作面不得超過＋ 26℃，機電峒室不得超過＋ 30℃ 。對采掘設備也有相應的規(guī)定，例在綜合機械化采掘工作面，規(guī)定采煤機、掘進機設立內(nèi)噴霧降塵裝置；對工作面、井下煤倉、溜煤眼、翻罐籠、輸送機、裝煤機及其它轉載地點都規(guī)定有外噴霧或噴水措施。 ? 這兩種爆炸是伴生的，一般在瓦斯爆炸后引起煤塵爆炸，而煤塵爆炸造成的破壞更為嚴重。當空氣中的瓦斯（甲烷）含量達到 5～ 15％時，遇上＋ 650℃ 以上的高溫或具有足夠能量的火花，便會發(fā)生氣體爆炸的危險。? 本講義擬作礦用防爆基本知識、設備使用維護、基本設計的介紹，對科研設計及煤礦電氣設備使用人員有一定參考價值，因此也是一本基本培訓素材。我國煤礦井下常用的型式以隔爆型、增安型、本質安全型、特殊型及混合型為主，因此本講義主要包括《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備》通用要求、隔爆型 “d”、增安型 “e”及本質安全型 “i”四部分。 ? 除 I類場所之外， II類場所按爆炸性物質出現(xiàn)的頻敏程度、持續(xù)時間又劃分為 “0區(qū) ”． “1區(qū) ”、 “2區(qū) ”三個等級，其中 0區(qū)危險程度最大。煤礦防爆安全知識講義目　錄? 前 言 ? 第一篇 礦井氣體 爆炸性混合物的形成? 我國煤礦井下的基本環(huán)境條件? 我國煤礦井下的基本工況條件? 煤礦井下巷道內(nèi)的氣體? 爆炸性混合物的形成? 第二篇 礦用防爆電氣設備的基本要求? 　　 概述? 基本要求? 專用規(guī)定? 《煤礦安全規(guī)程》對電氣設備的有關規(guī)定（摘錄）? 第三篇 礦用隔爆型電氣設備 “d”? 隔爆外殼的基本防爆原理? 隔爆型電氣設備? 隔爆型電氣設備結構? 第四篇 增安型電氣設備 “e”? 概述? 通用要求? 專用規(guī)定? 第五篇 本質安全型電路與本質安全型電氣設備“i”? 概述? 本安型電路的防爆原理? 本安型電氣設備的結構要求 ? 本安型電路設計計算基礎? 第六篇 礦用一般型電氣設備 “KY”? 概述? 通用技術要求? 專用技術要求? 標志? 銘牌? 第七篇 制造與維修? 質量體系? 生產(chǎn)制造的基本條件? 隔爆型電氣設備的使用與維修? 增安型電氣設備的維修? 本質安全型電氣設備的使用與維修? 第八篇 試驗檢測? 概述? 防爆性能試驗? 電氣性能試驗前　　言? 煤炭、石油、化學、紡織等工業(yè)在國民經(jīng)濟中占很重要的地位，這些行業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生爆炸性氣體．蒸汽或爆炸性粉塵，這種場所均稱為爆炸性危險場所。按國際 IEC標準和我國防爆標志 ，防爆電氣設備分為二類，即 I類：煤礦用電氣設備； II類：除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備。? 防爆型式是為防止點燃周圍爆炸性混合物而對電氣設備結構所采取特定的安全措施，就我國現(xiàn)有制定的強制性國家標準及近幾年來的技術狀況來說，其防爆型式有： ? 隔爆型 “d”、增安型 “e”、本質安全型 “i”、正壓外殼型 “p”、油浸型 “o”、充砂型 “q”、 “n”型、澆封型 “m”、特殊型 “s”、混合型（上述類型的復合，例 d[ib]I）。在我國煤礦井下還使用著礦用一般型電氣設備 “KY”，為此，也一并作基本介紹。 第一篇 礦井氣體、爆炸性混合物的形成 ? 1 我國煤礦井下的基本環(huán)境條件? 　空氣成份? 在煤礦井下采掘過程中，空氣里含有瓦斯（甲烷）、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、二氧化氮、氨及其它碳氫化合物，其中瓦斯（甲烷）含量占 85%以上。在采掘過程中還會引起大量煤塵的飛揚，當煤塵粒度在 ～ 1mm以內(nèi)，其濃度在30～ 2023g/m3范圍內(nèi)時，遇上＋ 700℃ 以上的較大熱源，便可能發(fā)生爆炸的危險。因此，《煤礦安全規(guī)程》對煤礦井下的空氣成份與井巷中風流速度都作了嚴格的規(guī)定。 ? 　環(huán)境溫度? 煤礦井下的氣溫是隨著地層深度和四季季節(jié)的變化而有所區(qū)別，就同一地點的年平均溫度比較穩(wěn)定，上下溫差變化甚微。個別地點若超過規(guī)定的溫度，必須采取降溫措施，進風井筒冬季結冰時，必須裝設空氣預熱設備，保持進風口以下空氣溫度在＋ 2℃ 以上。以上的規(guī)定既考慮煤礦井下礦工有較合適的工作環(huán)境，又考慮了電氣設備在運行中能基本防止高溫散熱差及高、低溫的熱劇變、熱老化現(xiàn)象導致絕緣老化、工作壽命短，以確保正常運行。為此， I類電氣設備規(guī)定必須按國標 GB／《交變濕熱試驗方法》進行測試，以確保電氣設備在惡劣氣候條件下能正常運轉。因此，要求礦用電氣設備外殼既要防爆，又要在承受強度情況下設計得輕巧，同時電性能滿足要求，運行可靠，操作簡單，維修方便。由于過負荷、過電壓等原因，在隔爆外殼中也會出現(xiàn)電弧短路故障，電弧能量使得隔爆外殼中的壓力導常升高，甚至造成外殼結構的破壞，這是值得引人注意的。煤礦井下電氣設備的發(fā)展伴隨著供電電壓等級的變化而發(fā)展。? 自 89年起，煤炭行業(yè)發(fā)展日產(chǎn) 7000噸高產(chǎn)高效綜合機械化采掘工作面任務，我國采煤機單機功率已達到 500kW以上，整臺采煤機裝機容量達 1000kW以上，由此而使井下采區(qū)供電電壓由 1140V電壓等級向3300V電壓等級發(fā)展。 ? 　沖擊與振動? 礦用電氣設備從井上到井下各場所的運輸過程要承受不同程度的沖擊與振動，采、掘、運機械（包括運輸機車）用的機械電氣設備在設備運行更要承受不同程度的沖擊與振動，其振動頻率、振幅及時間與正弦振動概念不同，很難以現(xiàn)有標準來判定，電氣設備運行不正常與沖擊、振動也有很大關系。? 3　煤礦井下巷道內(nèi)的氣體? 把煤層及其圍巖涌出的天然氣和井下巷道內(nèi)由于大氣氧與煤、巖石、木棚之間化學反應和生物化學反應以及在井下鉆眼爆破工作和有機物質燃燒形成的工藝氣體，均統(tǒng)稱為礦井氣體。它包括甲烷（ 98％）及其同系物（乙烷、丙烷、丁烷）及其它可燃性氣體。 ? 對井下巷道內(nèi)瓦斯含量主要取決于各種自然因素，例如開采深度、煤層瓦斯含量、煤層中甲烷壓? 力和透氣性。在通風量不足的情況下，巷道內(nèi)瓦斯含量會超過 “煤礦安全規(guī)程 ”規(guī)定的標準。? 　在掘進巷道打眼放炮情況下? 據(jù)有關資料介紹，放炮后大約在半分鐘之內(nèi)，瓦斯?jié)舛扔?1％提高到 16％；在 1分鐘之內(nèi)，瓦斯?jié)舛瓤商岣叩?30%左右；在 3～ 15分鐘內(nèi)，瓦斯?jié)舛冉档偷?％。? 　在回采工作面的采煤機附近落煤帶和工作面與回風巷交界處 采煤機落煤帶內(nèi)瓦斯涌出量除了與煤的瓦斯含量有關以外，還與落下的煤和新暴露煤壁的瓦斯逸出量有關，一般認為開采煤層的厚度、工作面風速、煤層瓦斯天然含量和回采工作面平均日推進速度是使最大瓦斯?jié)舛瘸^工作面各斷面平均值的主要因素。礦井瓦斯等級，按照平均日產(chǎn) 1t煤涌出瓦斯量和瓦斯形式進行劃分，即低瓦斯礦井：10m3及其以下，高壓斯礦井 10m3以上及煤與瓦斯突出礦井三種。? 4　爆炸性混合物的形成? 　爆炸性氣體空氣混合物的爆炸界限? 瓦斯－空氣混合物的爆炸是大氣中氧氣與瓦斯在危險高溫或足夠的火花能量時的自動回速反應，同時伴隨著放熱，產(chǎn)生二氧化碳氣體和水蒸汽，即：? CH4＋ 2O2＋ ＝ CO2＋ 2H2O＋＋ ／克分子? 在正常條件下， 5％～ 15％瓦斯－空氣混合物是爆炸性混合物。但是，在井下空氣中瓦斯含量超過 15％時，由于瓦斯氣體取代氧氣，對于人的生命的有危險的。? 由上可知， 5％是爆炸下限， 15％是爆炸上限，它還隨著初始壓力的上升而提高。 名稱 分子式 可爆炸極限（體積比％） 最低引燃能量(mJ) 燃點溫度(K) 下限（％） 上限（％） 瓦斯（甲烷） CH4 5 15 2316 丙烷 C3H8 2383 乙烯 C2H4 34 2557 乙炔 C2H2 82 2893 氫 H2 2483 氨 NH3 15 28 二硫化碳 CS2 60 硫化氫 H2S 45 甲苯 C7H8 2484 ? 　電氣設備在故障狀態(tài)下電氣絕緣材 料有機成份受熱分解氣體? 煤礦井下空氣濕度較大，礦井水蒸汽有腐蝕作用，電氣設備在長期運行過程中由于煤塵向電氣外殼內(nèi)部不斷侵入，會使原有電氣材料絕緣性能降低，嚴重者會導致電氣擊穿現(xiàn)象；也由于電氣保護裝置調(diào)整不符合要求或者保護失效，電氣設備大功率的放電，對絕緣材料產(chǎn)生熱作用； ? 如果帶電部件匝間短路或電路系統(tǒng)短路產(chǎn)生 飛弧現(xiàn)象等，這些均是產(chǎn)生可燃性氣體的直接原因。所析出的氣體中氫氣和一氧化碳占主要成份，據(jù)有關資料介紹，絕緣材料在電弧電流 1400A，電壓 700V作用下，? 在 ～ ，在密封鋼殼（凈容積 16升）內(nèi)發(fā)現(xiàn)了可燃性氣體，其中氫和一氧化碳含量較大，而外殼內(nèi)部的壓力取決于電流強度和電弧燃燒時間。? 　爆炸性混合物的分類? 防爆電氣設備分為兩類，其中煤礦井下用電氣設備為 I類；除煤礦外其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備為 II類。煤礦井下爆炸性混合物主要是瓦斯（甲烷）；爆炸危險廠房主要指石油開采、石油煉制、輸油系統(tǒng)及化工、紡織、石棉廠房等，由于具有各種各樣的爆炸性氣體，而這些爆炸性氣體在相同的試驗條件下，具有不同的試驗安全間 隙、不同的最小點燃電流和自燃溫度。其分級標準如下所示：類、級別 MESG(mm) MICR I 1 IIA δmax≥ MICR IIB δmax ≥MICR≥ IIC ≥δmax MICR ? 各種爆炸性氣體或蒸汽與空氣的混合物按其引燃溫度分為六組： T T2……T6。（略）? ② 可燃性氣體、蒸汽級別、溫度組別舉例見 A。第二篇 礦用防爆電氣設備的基本要求? 1　概述? 各類礦用防爆電氣設備都有專用標準和其它有關標準的規(guī)定，但各類礦用防爆電氣設備又要執(zhí)行共同的要求，即《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備》 —通用要求 ()。本篇主要闡述 “通用要求 ”的要點。如果采取措施后能防止煤塵堆積，則允許最高表面溫度為＋ 450℃ 。如果環(huán)境溫度范圍不符合，須在銘牌上標明，