矿用防爆电气设备检测检验技术研究现状及趋势分析

张维斌(1.煤矿安全技术国家重点实验室, 辽宁 抚顺 113122；2.煤科集团沈阳研究院有限公司， 辽宁 抚顺 113122)

1 前言

近些年来，随着安全投入不断加大煤矿安全生产形势得以显著改善，但是重特大事故仍未完全遏制[1]。由于矿用防爆设备故障引起的安全事故比例有增加趋势，如2010年国内煤矿共发生30起较大及以上瓦斯爆炸事故，其中18起与矿井防爆设备有关，占到瓦斯爆炸事故总数的60%；2011年湖南某煤矿出现的重大瓦斯爆炸事故，共计造成29人死亡、6人受伤，原因主要是掘进工作面瓦斯突出造成暗斜井绞车房瓦斯超限，绞车房内电气设备失爆造成瓦斯爆炸[2-5]。由此可见井下防爆电气设备质量关系矿井生产安全。

2 井下防爆电气设备运行特点

2.1 运行环境不断恶化

随着矿井浅部资源逐渐枯竭，矿井逐渐向深部开采，矿井生产时受到异常高温、腐蚀性气体以及高湿等影响更为明显，瓦斯涌出量及煤与瓦斯突出危险性更为显著，矿井生产过程受到不安全因素影响更显著。根据有关统计数据，现阶段国有重点煤矿中约有50%属于高瓦斯或者煤与瓦斯突出矿井，60%矿井开采煤层具有自然发火性，80%矿井开采煤层具有煤尘爆炸危险性。同时部分千米矿井作业面温度超过40℃，湿度超过98%RH，且环境中腐蚀性气体，造成防爆电气设备使用环境不断恶化[6]。

2.2 成套电气设备数量增加

“十二五”期间，国家强力推进矿井人员安全避险系统建设，具体包括有监测监控系统、压风自救系统、通信联络系统、供水施救系统、紧急避险系统以及人员定位系统等。这些人员紧急避险系统分布在矿井各个巷道内，且涉及到大量的防爆电气设备，如井下监控防爆分站、各类传感器、通信接口等[7-8]。随着井下布置的成套防爆电气设备数量增加，若防爆电气出现失爆故障，危及面以及危险性更为明显。

2.3 电磁环境更为复杂

井下布置有综掘机、带式输送机、采煤机、刮板输送机等大型机电设备，设备运行过程中均会有电磁干扰。现有研究表明，井下布置的架线电机车运行过程中会产生大量的干扰电磁，井下变电所变配电设备对井下电磁环境影响也较为明显。同时井下大功率机电设备切投时产生的电磁干扰会给井下布置的监控系统正常运行带来较大影响。现有研究结果表明，井下各类设备产生的干扰电磁在一定程度已经影响矿井生产安全。

2.4 特大型机电设备使用量增加

随着矿井井型、建设规模的不断扩大，千万吨矿井不断涌现，井下特大型机电设备使用量不断增加。如大采高综采工作面布置的2 000kW变频器，涌水量大的矿井在中央水泵房布置的大型潜水泵电机，设备型号为YBQ- 4000/4- S(6000)，尺寸可以达到φ882mm×5 560mm。现阶段检测机构隔爆槽规格尺寸无法满足对特大型机电设备防爆检测需要，对防爆检测单位检测技术、设备等提出更高要求。

3 国内防爆电气设备生产现状分析

3.1 防爆电气生产厂商数量众多、产品质量参差不齐

根据有关统计数据，我国生产各类防爆电气设备的厂商数量约有550家，设备主要分布在江苏、京津冀、山西、河南等，其中江苏防爆企业数量占比达到20%以上。在2016年对江苏、山东、浙江、河南以及山西等省份防爆厂商生产的40批次防爆开关设备进行抽查，其中有高达8批次产品质量不满足有关标准规范要求，具体质量不达标项目主要为隔爆结合面参数、电缆夹紧试验、抗冲击试验以及外壳耐压试验等内容，防爆产品合格率仅为85%，各个厂商产品参差不齐、防爆电气产品质量堪忧。参差不齐的防爆电气质量给防爆电气检测检验工作提出了更高的要求。

3.2 防爆电气安全准入标准有待提升

近些年来我国在矿山开采、电力电子、石油化工以及交通等领域进口大量的机电设备，较大一部分机电设备涉及防爆。产品主要来至于美国、德国、荷兰、加拿大、日本等著名防爆电气设备厂商，现阶段国外已经有23个国家地区3 000余种设备取得矿业领域安全标志进口许可，其中德国产品取得安全标志证产品数量达到有1 500余种，主要涉及大型机电设备；其次澳大利亚取得安全标志证的产品数量达到320多项。随着国内进口机电设备数量增多，考虑到各个国家间防爆产品质量标准差异，我国需强化对进口防爆电气设备的检测认证、技术审查以及安全准入标准评价等工作，并适当提升防爆电气设备安全准入标准。

4 矿井电气防爆设备检测趋势

4.1 提高矿井防爆产品准入要求

随着矿用防爆电气设备功率、体积不断增加，防爆电气设备功能、安全性等指标不断发展，对防爆电气设备检测技术提出更高的要求。现阶段国内的防爆机电设备检测能力与国外发达国家仍有较大差距，虽然我国在矿用防爆电气设备安全准入方面要求不断提升，但是电气防爆检测配套的设备、检测机构技术等方面存在一定的不足。矿用防爆电气设备检测也应根据防爆电气设备发展而不断更新，进一步适应国际标准要求，从而使得防爆设备检测可以更好的满足矿井防爆电气设备检测需要。

4.2 加强防爆机电设备电磁兼容性检测

矿井防爆电气检测机构应强化对电磁兼容性方面内容检测能力，尽快配备相关检测设备，以便满足矿用防爆机电设备及配套设备间的电磁兼容性检测需要，从而提升矿用防爆产品安全保证能力。

4.3 加强检测实验室建设，推动新标准定制及应用

重视矿井防爆设备检测这一安全保障环节，特别是需要掌握理解防爆电气设备在产品结构、参数匹配、材料选择以及性能检测等方面要求，从而进一步提升矿井电气防爆设备质量，尽可能避免设备在使用过程中出现传爆、失爆事故，更好的保障矿井生产安全。

4.4 推进防爆检测新方法、技术应用

随着计算机、互联网技术在煤炭行业应用推广，防爆电气设备检测工作也朝着数字化、网络化以及集约化方向发展。随着计算机网络技术在检测检验领域中的推广应用，检测技术不断发展，依靠计算机网络平台对矿用防爆机电设备检测成为矿用机电设备安全管理方面的一个重要发展趋势。因此，矿井机电设备安全检测技术数字化升级，势必会成为检测技术在现阶段的发展趋势。

矿井防爆机电设备是矿井开采过程中的重要组成部分，随着社会对矿井安全生产重视程度的不断加深，强化对矿井防爆机电设备检测对提升矿井生产安全具有重要意义。在防爆设备检测中相关检验人员应强化自身学习，主动了解、掌握并接受新检测技术，从而更好的适应检测行业发展需求。

5 结论

由于矿井井下环境十分恶劣，防爆电气设备运行过程中受到诸多不利因素影响，同时国内矿用防爆电气设备质量参差不齐，防爆电气设备检测检验是确保电气设备在井下安全运行的重要环节，因此对防爆电气设备检测检验研究具有重要意义。根据工作实践及相关研究成果对我国煤炭行业井下防爆机电设备运行环境特点、国内防爆电气设备生产现状进行分析探讨，并对矿井防爆机电设备检测技术发展趋势进行分析。