煤炭约占我国能源消费的2/3,美国最近也宣布扩大煤炭生产,煤矿安全是一道世界性难题。2016年5月,国家安监总局在《关于加强全社会安全生产宣传教育工作的意见》中公布,90% 以上的事故由人的不安全行为造成,也就是“违章”作业造成。《违章与事故》指出:通过对百万起安全事故原因研究表明,95%的安全事故是由于违章造成的。
一. 事故案例
为了研究违章问题,本人汇编了《煤矿井下带电作业事故案例》,该资料主要以违章带电作业类型及设备部位分类汇编,共收集了160起事故,死亡人数3505人。其中包含了近期发生的⑤起带电作业事故案例,如下:
2017年2月9日,山西西山煤电股份有限公司西铭矿,违章指挥工人拆除移变高压电缆,遇突然违章送电,导致作业工人1名触电死亡;2017年9月11日,山西省静乐县阳煤集团天安煤业井下2#煤采区皮带巷,违章带电作业造成开关接线腔短路,电缆着火,受有害气体影响11人昏迷,经医院抢救脱险,未造成人员死亡;2017年11月10日,山西华晋韩咀煤业有限公司,周某在拆除中央变电所3#变压器负荷线过程中,其他人违章送电,造成周某触电死亡;著名的神华集团也不安全,神华集团乌达五虎山矿业有限责任公司2017年9月30日发生一起机电事故,造成一人触电身亡;神华乌海能源有限公司老石旦煤矿2018年1月13日发生触电事故,造成1人死亡。
二.抗违章短板
以上4起电气事故案例都是由于违章带电作业造成的。根据间接原因致违章观点推理得出如下结论:任何发生违章带电作业的设备,其技术结构及供电系统一定存在预控违章方面的不足,简称抗违章短板,抗违章短板为作业人员进行违章作业提供了方便违章条件。井下电气设备存在抗违章短板的主要部位有接线空腔(盒)、操作主腔及接线(喇叭)嘴。表1是违章带电作业事故或失爆经验概率。
表1 违章带电作业事故或失爆经验概率
事故或失爆 |
经验概率 |
违章带电作业事故发生部位(不包括矿灯等36V以下电器) |
约65%在电气设备接线空腔(盒) 约30%与开关闭锁装置(包括停送电隔离开关和按钮)直接相关 约5%在喇叭嘴等其他直接相关部位 |
电动机失爆原因 |
约15%的由于接线空腔盖板、防爆面损伤等 约25%由于违章松动的喇叭嘴所致 约30%由于密封圈的密封原因造成 约15%由于连接电动机的电缆损伤造成 其他约占15% |
开关失爆发生部位 |
约25%在接线空腔 约25%在操作主腔门盖(包括闭锁装置、隔离开关及按钮) 约25%在违章松动的螺旋喇叭嘴 约25%在其他部位 |
发生在电气设备的远控操作按钮及信号线上的违章带电作业事故 |
约99%与螺旋喇叭嘴有关 |
具体表现如下:
1)接线空腔(盒)抗违章短板:无联锁保护装置,电气设备接线空腔盖板用普通螺栓固定,没有锁,用扳手、卡丝钳、管钳等常用工具就能带电开盖操作,产生电火花引爆瓦斯。所以,电气设备接线空腔是最易引发事故的部位,有关事故案例笔者已经收集139起。
2)闭锁装置抗违章短板:用螺丝刀或徒手就能够移动闭锁杆而擅自送电或擅自开盖操作;闭锁杆上打孔锁上普通门锁,这种方法不能长期应用在井下动态使用中的开关上,原因是:有多少个开关就得有若干倍开关数量的钥匙,且门锁易生锈,难以使用和管理,另外,没有闭锁杆的开关无法打孔锁上普通门锁;闭锁装置上加装一些机构,只有用三角套管等专用工具才能操作闭锁杆移动,这种方法也不能长期应用在井下动态使用中的开关上,原因是1种开关对应1种工具,1个单位有10种开关,工人就须带10种工具,实际中不便管理使用;与高压开关的隔离开关联锁的开关门用普通扳手或套管就能打开,这种结构不能防止带有普通工具的非专职人员擅自开盖操作。有关事故案例笔者已经收集50起。
3)螺旋喇叭嘴的抗违章短板:主要表现为徒手或使用非专用工具能轻易拧松或取下螺旋式喇叭嘴造成“失爆”。有关事故案例,已经收集7起,共死亡199人。如:2000年11月25日,内蒙古自治区大雁煤矿公司二矿发生特大瓦斯爆炸事故,死亡51人。该矿5盘区28# 煤层高档工作面原顶板冒落通风受阻,致使工作面回风巷风量减小且负压增加,采空区和报废风巷内积存的瓦斯大量涌出,造成瓦斯积聚,达到爆炸界限。因回风巷里端废巷内绞车电机接线盒的“喇叭嘴”压线不紧,现场人员违章拉拽带电电缆时造成电缆抽脱,引起火花造成瓦斯爆炸。
三.抗违章保护技术
为了补抗违章短板,在接线空腔、闭锁装置加装抗违章保护装置,在违章过渡过程中,还没有触碰到违章红线前,就将人的作业行为动作信号转换为电信号,实现报警或断电或闭锁保护。这些装置能有效预控人的违章行为,不仅使违章带电作业费时费力,还可在一定条件下实现“想违章违不成,即使违章也造不成事故”的抗违章技术目标。这种技术被称为“抗违章保护技术”(原理图见附件)。
k0点为违章初始状态,k1点为触碰违章“红线”状态,k2点为违章停止状态
图1抗违章保护与漏电保护原理对比
四.抗违章保护技术应用情况
近10来年,山西省推广应用的抗违章保护包括:主要专利产品技术抗违章智能传感器及相关技术,也称作“三开一防”,配套专利产品技术两防锁等6类。用符合标准要求的方法把它们安全可靠地安装连接于在用井下供电或监控系统上,在不用更换在用供电系统的条件下,就能使违章带电作业风险最大的部位具有了抗违章保护功能,煤矿电气设备不仅应当具有“三大保护”还必须加装抗违章保护。
以下是两个应用实例:(1)晋城煤业集团凤凰山矿的某变电所和掘进工作面利用原有的电力监控系统作为抗违章保护系统,从2011年4月至今一直使用。(2)大同煤矿集团塔山煤矿某井下变电所的抗章保护系统是单独专用1套矿井瓦斯监控系统(该系统不监控瓦斯),该系统从2015年8月至今一直使用。
五.建议
1)煤炭厅组织召开“抗违章保护技术”研讨会,深入研讨抗违章保护技术。
2)煤炭厅及各个煤矿应高度重视煤矿井下供电设备存在的抗违章短板,及早采用抗违章保护技术,变人防为技防,防范化解煤矿电气重大风险,极大降低煤矿事故率。
3)科技厅应加大对抗违章保护技术研发、推广应用、申报项目的支持;同时,煤炭厅应制定强制标准推广实施,促进抗违章保护技术成果尽快转化。
附件:郭春平 《煤矿井下供电系统抗违章保护技术》.《煤炭科学技术.1017.12.》
2018.1.21.