煤矿双巷掘进甲烷风电闭锁本地断电方案设计

郝宏伟

（山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司 ,山西 晋城 048000）

0 引 言

甲烷风电闭锁的可靠性对煤矿安全生产具有十分重要的意义，而突出矿井在进行双巷掘进时，安全监控系统实现双巷内所有非本质安全型电气设备在瓦斯达到超限断电浓度时能够在2s内断电也显得更加重要和复杂[1-5]。我矿目前使用重庆煤科院的KJ90NB系统，井下存在双巷掘进的情况，1台监控分站不能满足双巷内所有传感器的设置要求。使用两台监控分站，存在异地断电时间长的问题，不能满足在2s内断电的要求。为实现双巷掘进过程中，双巷掘进巷道内非本安型电气设备甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间不大于2s，针对目前使用的系统和设备，设计了两种断电方案，并进行了比较分析。

1 双巷掘进甲烷传感器设置要求

根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）第6.4.2条中的要求，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井双巷掘进甲烷传感器必须按图1进行设置。在掘进工作面及其回风流中设置甲烷传感器T1和T2；在工作面混合风流处设置甲烷传感器T3。与普通掘进工作面相比较，增加了工作面混合回风流甲烷传感器T3，且要求T3在达到断电浓度时，将双巷掘进巷道内的全部非本质安全型电气设备断电[1-4]。对于现在使用的KJ90NB系统，增加了监控分站及断电器实现该功能的难度。

图1 双巷掘进甲烷传感器设置

按照《煤矿安全规程》（2016）和《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）的规定，每个掘进巷道内需设置工作面甲烷传感器、回风流甲烷传感器、风筒传感器、开停传感器、断电器及馈电传感器，突出煤层掘进巷道回风流中需设置风速传感器，突出煤层掘进工作面进风的分风口必须设置风向传感器。两条巷道需要安设的传感器数量已超过16台传感器，而目前所使用的分站容量为16台，所以不能在1台分站上实现双巷掘进的甲烷风电闭锁功能，需要使用两台监控分站。虽可使用异地控制功能实现断电，但不能满足甲烷风电闭锁在2s内断电的要求。

2 甲烷风电闭锁方案设计

1301辅运顺槽和1301胶带顺槽共有两台馈电开关，分别为两个掘进巷道内的综掘机、皮带机等动力设备供电（见图2）。

图2 双巷掘进供电系统图

安全监控系统使用了两台断电仪控制两台馈电开关进行甲烷电闭锁，对于本巷道内动力设备闭锁断电时间小于2s，对于另外一条巷道内动力设备属于异地断电，两条巷道之间有联络巷，联络巷内动力设备由1301胶带顺槽动力开关供电，对于1301辅运顺槽来说是异地断电，断电时间长。1301辅运顺槽和1301胶带顺槽所使用的两台馈电开关均为电光防爆科技股份有限公司产品，瓦斯电闭锁控制点为（58-47），风电闭锁控制点为（48-47），47为公共点。使用断电仪为重庆煤科院产品，断电仪里面有常开控制点和常闭控制点。

为使1301辅运顺槽和1301胶带顺槽以及联络巷内动力设备闭锁断电时间小于2s，设计了如下两种方案。

2.1 断电闭锁方案一

两台断电仪都使用常闭控制点，通过一个三通接线盒进行串联形成一对常闭控制点（1-2）（见图3），控制点（1-2）通过一个三通接线盒并联接线至两台馈电开关瓦斯电闭锁控制点（58-47）。

图3 双巷掘进本地断电常闭点控制图

这样，只要其中一个断电仪动作（常闭控制点断开），串联回路断开，两台馈电开关的甲烷电闭锁控制点同时接收到控制信号（断开信号），在2s内被闭锁断电。

2.2 断电闭锁方案二

两台断电仪都使用常开控制点，通过一个三通接线盒进行并联形成一对常开控制点（1-2）（见图4），控制点（1-2）通过一个三通接线盒并联接线至两台馈电开关甲烷电闭锁控制点（58-47）。

图4 双巷掘进本地断电常开点控制图

这样，只要其中一个断电仪动作（常开控制点闭合），串联回路闭合，两台馈电开关的甲烷电闭锁控制点同时接收到控制信号（闭合信号），在2s内被闭锁断电。

3 闭锁断电方案测试效果分析

3.1 方案一（常闭点控制）测试效果

1）其中一个断电仪动作时（常闭点打开），两台馈电开关甲烷电闭锁点同时接收到断电信号，两台开关同时跳闸停电。

2）其中一个馈电开关停电打隔离，停电开关闭锁点（58-47）为闭合状态，此时断电仪动作（常闭点断开），另一台馈电开关未闭锁断电。经过分析开关资料及线路，是由于馈电开关停电打隔离后，甲烷电闭锁点（58-47）为闭合状态，其中一台断电仪动作后（常闭点打开），控制点（1-2）仍处于闭合状态，另一台馈电开关甲烷电闭锁点未能接收到断电信号，因而不能闭锁停电。

3.2 方案二（常开点控制）测试效果

1）其中一个断电仪动作时（常开点闭合），两台馈电开关甲烷电闭锁点同时接收到断电信号，两台开关同时跳闸停电。

2）其中一个馈电开关停电打隔离，停电开关闭锁点（58-47）为闭合状态，控制点（1-2）由常开变为闭合状态，另外一台馈电开关甲烷电闭锁点接收到控制点（1-2）的闭合信号闭锁停电。此种情况，虽然断电仪未动作，另一台馈电开关却接收到了闭合信号而断电。若其中一台开关进行停电检修打到隔离状态，会影响另一个掘进面的正常生产。

4 结 语

第一种方案存在一台开关打隔离停电后，其它开关不受控的问题；第二种方案虽能实现甲烷风电闭锁在2s内断电，但是存在一台开关打隔离断电后，其余开关在未接收到断电信号的情况下闭锁断电，检修开关时影响范围大。第一种方案存在缺陷，第二种方案在检修开关时会影响另一个面的正常生产，若要从根本上实现双巷掘进非本安型电气设备在2s内断电的要求，需要提高安全监控系统性能，完成安全监控系统的升级改造。系统升级后，性能提升，在异地断电的情况下，也能在2s内实现甲烷风电闭锁可靠断电。