煤矿瓦斯抽放站防雷设计

摘要：文章介绍了关于煤矿瓦斯抽放站防雷相关规程规范的规定，确定了瓦斯抽放站防雷的类型。依据相关规范技术标准，举例进行瓦斯抽放站及放空管的防雷设计，并阐述了关于煤矿瓦斯抽放站防雷设计的观点，确保煤矿瓦斯抽放站的安全运行。

关键词：煤矿开采；瓦斯抽放站；放空管；防雷设计；防雷电装置 文献标识码：A

中图分类号：TD712 文章编号：1009-2374（2016）01-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.076

1 关于煤矿瓦斯抽放站防雷的相关要求

第一，《煤矿安全规程》第146条规定地面瓦斯抽放泵房必须用不燃性材料建筑并必须有防雷电装置。

第二，《煤炭工业小型矿井设计规范》第11.6条：煤矿地面防雷建（构）筑物的等级应符合下列规定：第一类：地面爆炸材料库；第二类：瓦斯抽放站、汽油库；第三类：预计雷击次数大于或等于0.06次/a的建筑物、高度在15m及以上的井架、烟囱、水塔等孤立高耸建（构）筑物。

第三，《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010）第4.2条第一类防雷建筑物的防雷措施规定，排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的一下空间应处在接闪器的保护范围内：（1）当有管帽时应按表4.2.1的规定确定；（2）当无管帽时，应为管口上方半径5m的半球体；（3）接闪器与雷闪的接触点应在上述空间之外。

根据以上相关规范得出：（1）瓦斯抽放泵站应按照二类防雷建筑物防雷；（2）瓦斯放空管应按照一类建筑物的排放爆炸危险气体放散管进行防雷。

2 现场勘查

该瓦斯抽放泵站位于某矿南风井工业广场西南角，广场内有压风机房、制冷车间、锅炉房、办公楼、通风机房等厂房，紧邻泵站设有瓦斯发电站，瓦斯发电站正在建设中。

该瓦斯抽放泵站外有2个冷却塔和1根放空管，放空管（有管帽）高度为11.5m。瓦斯泵房设计房脊高度为8m，房檐为6m，为钢架屋面砖混结构。管道间和配电室为现浇钢筋混凝土屋面，砖混结构，屋面高度为3.9m。瓦斯抽放泵站平面布置示意图如图1所示：

图1 瓦斯抽放泵站平面布置示意图

3 设计内容

根据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010）内规定，第二类防雷建筑物的防雷措施：（1）防止雷击措施；（2）防雷电感应措施；（3）防雷电波入侵。

4 具体防雷设计

4.1 防止雷击设计

瓦斯抽放泵站的钢架屋面，利用0.6mm厚的压型钢板（热镀锌钢板）做接闪带。瓦斯抽放泵站的钢筋混凝土屋面，在屋面上利用Φ10圆钢作网格为6.5m×10m的接闪带。瓦斯抽放泵的主厂房利用钢筋混凝土支柱内的至少两根Φ16以上的主钢筋作为防雷引下线，而瓦斯抽放泵的配电室和管道间的引下线则选用Φ12圆钢暗铺设的专用引下线，引下线的间距不得大于15m。每条引下线的冲击接地电阻不得大于10Ω。利用钢筋混凝土基础的钢筋和地梁内的钢筋利用40×4的扁钢做成环形接地体。接闪带、引下线和接地体三者之间必须形成良好的电气通路。瓦斯抽放站建筑物的防雷接地采用共用接地装置，其接地电阻不大于1Ω。

另外，考虑到整个建筑物不被雷击，可以分成两部分防雷，分别为主厂房和管道间及配电室。主厂房的防雷措施是在主厂房的两侧设置GFW型单根避雷线，高度为20m。根据《建筑物防雷设计规范》得出：在8m高的保护宽度，bx===11.8m，所以主厂房在避雷线的保护范围内。管道间及配电室的防雷措施是在厂房的一侧设置单根避雷塔，高度为30m。根据《建筑物防雷设计规范》得出：在4m高的保护范围，rx===23.88m，所以管道间及配电室在避雷塔的保护范围内。避雷线和避雷塔必须单独设置接地装置。避雷线和避雷塔的布置图如图2所示：

图2 避雷线和避雷塔的布置图

瓦斯抽放站放空管的防雷按第一类建筑物防雷，在放空管左右两侧3.5m分别设置高度为30m的避雷塔。避雷塔的保护范围为放空管上方2.5m，距管口处水平距离5m。放空管的保护范围：

在11.5+2.5m高度的保护半径：

rx===4.62m

4.62>3.5m合格。

在11m高度的保护半径：

rx===6.38m

6.38>5m合格，另一侧靠另一针保护。

在11.5m高度OC、OD的保护长度：

OC=OD===5.33>5m合格，所以放空管完全在两支避雷塔的保护范围内。

图3 放空管的保护范围示意图

4.2 防雷电感应设计

（1）瓦斯抽放站内的设备、各类金属管道、电缆金属外皮、钢屋架等主要金属物体，就近连接到共用接地装置上；（2）瓦斯抽放站内平行敷设的瓦斯抽放管、冷却水管、钢架等各类较长金属物体，其净间距小于100mm的应选用铜跨接线跨接，跨接点的间距不大于30m。较长金属物体敷设交叉时，交叉净间距小于100mm的，交叉处也应选用铜跨接线跨接。各类金属管道的弯头、阀门、法兰盘等连接处的连接使用螺栓连接，当连接处的过渡电阻大于0.03Ω时应选用铜跨接线跨接；（3）瓦斯抽放站防雷电感应的接地与电气设备的接地共用接地装置，其接地总电阻不大于1Ω。防雷电感应的接地装置与架空避雷线或独立避雷塔的接地装置之间的间隔距离应不小于5m。瓦斯抽放站建筑物的金属体，建筑物内系统金属装置，进出建筑物的金属管线等物体应与建筑物的防雷装置做防雷等电位连接。等电位连接的接地干线与接地装置的连接不得少于两处。

4.3 防雷电波入侵设计

（1）高低压电缆进入泵房内时，应选用金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地进入，埋地长度不得小于21m；（2）监测监控系统的室外金属导线全部采用有屏蔽层的电线，两端的屏蔽层、钢绞线、入户钢管等应进行等电位连接到进户处的终端箱上，终端箱内安装D1类高能量试验类型的电涌保护器；（3）距离瓦斯抽放站100m内的各类金属管道，每隔25m左右应接地一次，接地点的冲击接地电阻不大于30Ω，并利用金属支架作为引下线，钢筋混凝土基础作为接地装置，钢管、引下线、接地装置三者之间要形成电气通路。

进出瓦斯抽放站的各类金属管道应做等电位连接，并与共用的接地装置可靠连接。

5 结语

煤矿瓦斯抽放站及放空管的防雷应该采取有效的措施和系统的分析，对于建筑物的结构必须有严格要求，这样才能保证瓦斯抽放站的安全运行。建筑物防雷设计规范直接决定了瓦斯抽放站及放空管的高度。经过计算总结出瓦斯抽放站的高度不宜超过8m，放空管的高度不宜超过12m。

参考文献

[1] 建筑物防雷设计规范（GB 50057-2010）[S].北京：中国计划出版社，2011.

[2] 煤炭工业小型矿井设计规范（GB 50399-2006）[S].北京：中国计划出版社，2011.

[3] 裴仁亮.煤矿瓦斯抽放站防雷初探[J].科技致富向导，2011，（3）.

[4] 朱新民，王瑞，等.煤矿瓦斯抽放站防雷设计方案

[J].山西气象，2009，（3）.

[5] 国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求[S].2010.

作者简介：齐晨曦（1981-），男，辽宁沈阳人，供职于沈阳煤业集团工程设计有限公司，中级职称。

（责任编辑：蒋建华）