[科普中国]-井下大气过电压

井下大气过电压指的是矿井地面设施遭到雷击时，雷电波沿着铠装电缆、轨道等导体侵入井下，引起瓦斯爆炸等事故，及其保护措施。1

大气雷电侵入矿井事故大气雷电不仅能危害地面设施和人、畜生命，还能引入煤矿井下，引起瓦斯爆炸、雷管误爆、人身伤亡等事故。近几十年来，有不少 雷电引入井下事故报导，如：四川省的天府矿务局一矿雷电沿轨道入井，引起掘进头瓦斯爆炸事故;70年代 松藻矿务局石矿北风井，在暂时停产封闭期间发生 过雷电引起瓦斯爆炸，封闭被摧毁并造成伤亡事故;80 年代逢春矿平硐在穿透煤层施工中，雷击地面电网停 电时雷电入井，引起瓦斯爆炸事故;80年代湖南省塘 冲煤矿一风井停电改6kV线路时，雷电侵入井下，引 起瓦斯爆炸。英国曼斯弗什(Mainsforth)煤矿亦有雷 电引起井下瓦斯爆炸记载。70～80年代南非浅部煤矿 在12年里，雷电引起过6次瓦斯爆炸，7次雷管误爆 和5次雷击事故。

大气雷电侵入矿井的过程大气雷电能以行波方式(直击雷)或电磁感应方式(感应雷)沿井硐金属轨、 管和电缆铠装外皮等导体传入井下，或经地闪通道、雷 击避雷针，雷击地面设施，通过大地传入井下，在井下 形成杂散电流，引起雷管误爆;在井下无法免除的导电 体间的间隙上形成杂散电位差，产生火花，引起瓦斯爆 炸或电火灾。如下图所示，当带电雷云团1飘近避雷针 2产生中和放电时，强大的放电电流Id沿接地线至接地极3入地，流散到井下巷道金属轨、管4。若金属轨、 管只一端触地(比如图中4的左端)，在另一端对地的间隙δ上就可能形成杂散电位差，产生电火花。如果雷 云团5对孤立高树6放电，或直接对地放电(地闪)时， 也会产生同样事故。

高瓦斯矿井防雷保护避雷器保护 ①引入井筒或平硐的高压电缆，在 井筒或平硐口附近装设并联有静电电容器的避雷器保 护;②低压电缆在引入井筒或平硐端或附近装设低压 避雷器;③通讯电缆在引入井筒或平硐端或附近装设 防雷保安器;④电机车架线在引入平硐或附近装设相 应的直流避雷器。避雷器是一种能释放雷电或兼能释 放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时 过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的 电器。

埋地敷设 各种引入井筒或平硐的电缆和金属管 道，在引入井筒或平硐前经过至少10～20m长的埋地 段，铠装电缆应将埋地地段的铠装两端进行良好接地。 无铠装的塑料绝缘电缆的埋地段应先套上铁管10～ 30m再埋地，铁管的两端进行良好接地。

防雷接地保护 ①防雷接地网，当井筒或平硐口 外附近无保护接地网利用时，要另设防雷接地网，总接 地电阻值不应超过2Ω。②引入井筒或平硐的金属轨、 管、输送机的机座和机架、高压或低压电缆的铠装外 皮、在引入井筒或平硐口外，选定两点，彼此用扁铁条 焊接连接后，再分别与防雷接地网连接; 引入井硐之 后，再每隔200～250m选定2～3处，进行就地接地， 将引入井硐的雷电能量泄入大地。③离地表200m以 下采区巷道的金属轨、管、电缆铠装外皮的末端和轨道 道岔处进行就地接地。④提升机的机座与提升机房的 保护接地相连，斜井提升钢丝绳在斜坡口前后的几组 地滚两侧轴架彼此相连再与防雷接地网相连。

雷雨天防雷事项 ①雷雨季与当地气象部门密切 联系，注意防雷;②雷雨天加强通风;③雷雨天加强供 电安全检查，切勿全矿停电检修;④雷雨时停止穿透煤 层的井硐掘进作业。2

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杨刚 - 教授 - 西南大学