煤礦井下的電磁場

1、煤煤礦礦井下井下電電磁磁場來場來源及其危源及其危害害 什么是電磁場？什么是電磁場？ 有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場和磁場的統(tǒng)一體和總稱。隨時間變化的電場產(chǎn)生磁場 ，隨時間變化的磁場產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場。 電磁場可由變速運動的帶電粒子引起，也可由強弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。 電磁場是電磁作用的媒遞物，具有能量和動量，是物質(zhì)存在的一種形式。電磁場的性質(zhì)、特征及其運動變化規(guī)律由麥克斯韋方程組確定。Logo引言引言目錄目錄1煤礦煤礦井下電磁場的形成井下電磁場的形成 2煤礦井下電磁場的危害煤礦井下電磁場的危害 3電電磁干磁干擾擾的的實實例例 4防治

2、措施防治措施 51.引言引言 隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，電子設備與電氣裝置廣泛地應用在煤礦的安全生產(chǎn)中，因此井下的電磁環(huán)境也變得越來越復雜。電磁輻射不僅危害工作人員的身體健康，對井下的無線通信發(fā)展也帶來了相當大的阻礙。2.煤礦井下電磁場的產(chǎn)生煤礦井下電磁場的產(chǎn)生 電磁場是物質(zhì)存在的一種形式，具有質(zhì)量、動量和能量。在空間傳播著的交變電磁場就是電磁波。電磁場能量以電磁波的形式向外發(fā)射的過程稱為電磁輻射。 任何電磁場的發(fā)生源周圍均有兩個作用場存在著，即以感應為主的近區(qū)場(又稱感應場)和以輻射為主的遠區(qū)場(又稱輻射場)，離發(fā)生源一個波長以內(nèi)的為近區(qū)場，一個波長以外的為遠區(qū)場。 煤礦井下生產(chǎn)工作中，需要用

3、到各種電子電信設備，電纜線路，變壓裝置，生產(chǎn)設備，安全監(jiān)控設備等等都會產(chǎn)生一定的電磁輻射。礦井中電磁干擾電平的分布礦井中電磁干擾電平的分布 不同礦井的電磁干擾電平分布規(guī)律是不同的。這主要取決于干擾源的多少、強度及巷道布置形式，具體包括：電機車臺數(shù)、功率、電力機車的接觸網(wǎng)與受電弓狀態(tài)，鋼軌敷設情況，變壓器臺數(shù)、容量，是否有可控硅整流裝置，提升機的拖動裝置，高低壓電力電纜的長度等。 同一個礦在20168 MHz的頻率范圍內(nèi)，不同測量點的VHF電磁干擾電平分布規(guī)律基本是相同的。所以說一個礦，在同一個水平上的綜合VHF電磁干擾分布規(guī)律只有一種，它不隨地點而明顯變化。 20120MHz頻段內(nèi)：電磁干擾的

4、頻譜功率密度最大；低干擾電平的頻點最少。 148152MHz頻段內(nèi)：電磁干擾的頻譜功率密度較??；低干擾電平的頻點稍多。 164168MHz頻段內(nèi)：電磁干擾的頻譜功率密度明顯下降，與上二個頻段相比，為最??；低干擾電平的頻率，明顯增加，尤其在165.5MHz以上顯著增多。三個不同頻段的分布規(guī)律有差異，這主要是多種干擾源頻譜疊加的結(jié)果。 對于我國的絕大多數(shù)礦井來說，由于運行在煤炭生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中的用電設備型號雜、數(shù)量多，而且因開采方式?jīng)Q定的井下金屬導體、管線的敷設范圍廣、布局繁，加上井下巷道壁和采掘環(huán)境巖石壁的復雜性，僅用數(shù)學的方法是計算不出正確的數(shù)據(jù)來，唯有采取現(xiàn)場測量的方法才是可行的。3.煤礦井

5、下電磁場的危害煤礦井下電磁場的危害3.1 電磁場對人體的危害 電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應、非熱效應和積累效應等。（1）熱效應 人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。（2）非熱效應 人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場即將遭到破壞，人體正常循環(huán)機能會遭受破壞。 超過一定強度的電磁場，會引起人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機能障礙和以交感神經(jīng)疲乏緊張為主的植物神經(jīng)緊張失調(diào)，其臨床癥狀可表現(xiàn)為頭昏腦脹、失眠多夢、疲勞無力、記憶力減退、心悸、頭疼、四肢酸疼、食欲不振、脫發(fā)、多

6、汗等，部分人員還會出現(xiàn)心動過緩、血壓下降、心率不齊等癥狀，婦女中會發(fā)生月經(jīng)周期紊亂等癥狀；大強度長時間的微波照射還會影響男子睪丸精子的活動能力和引起眼睛晶體混濁，嚴重的會導致白內(nèi)障。 （3）累積效應 熱效應和非熱效應作用于人體后，對人體的傷害尚未來得及自我修復之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發(fā)生累積，久之會成為永久性病態(tài)或危及生命。對于長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會誘發(fā)想不到的病變，應引起警惕！ 電磁場對人體的危害程度，一般隨頻率的增高而遞增。頻率較低的電磁場，其影響多數(shù)是功能性的，是可逆的，人體脫離電磁場的影響后，功能可逐漸恢復正常；頻率高的電磁場的影響，往

7、往會造成器質(zhì)性的損傷，如眼睛晶體混濁、皮膚灼傷等。 （4）電磁場是無聲、無光、無味的作用場，不達到很強的程度，人是感覺不到的。所以這種危害具有很強的“隱蔽性”，往往不被人們所察覺和重視。 電磁場的環(huán)境和衛(wèi)生標準 我國已頒布的與電磁場危害有關(guān)的環(huán)境和衛(wèi)生標準有：電磁輻射防護規(guī)定(GB870288)、環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準(GB9l7588)、作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標準(GB1043689)、作業(yè)場所超高頻輻射衛(wèi)生標準(GB1043789)等。中華人民共和國國家標準中華人民共和國國家標準 電磁輻射防護規(guī)定中明確規(guī)定了職業(yè)照射導出限值和公眾照射導出限值，電磁輻射的功率密度不能超過20uW/平方厘米；在生活

8、環(huán)境中，電磁輻射的功率密度不能超過40uW/平方厘米。 電磁波的值是以磁束密度單位MG（毫高斯）計。家用電器中，微波爐、吸塵器、移動電話的電磁波輻射最強，均可達到200MG；（注：20uW/平方厘米約等于2毫高斯）3.2電磁場對井下無線通訊的干擾電磁場對井下無線通訊的干擾 井下無線通信是現(xiàn)代化煤炭生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)之一，特別是近年來隨著煤炭生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)管理水平的不斷提高，對信息技術(shù)以及井下無線通信提出了越來越高的要求，智能化、寬帶化、綜合化已成為井下無線通信發(fā)展的必由之路。Logo 但是，電磁干擾是井下無線通信突出的制約但是，電磁干擾是井下無線通信突出的制約因素，尤其我國煤炭生產(chǎn)主要

9、是采用長壁式采因素，尤其我國煤炭生產(chǎn)主要是采用長壁式采掘方式，這就帶來了井下電磁環(huán)境的復雜性、掘方式，這就帶來了井下電磁環(huán)境的復雜性、多變性。多變性。（1）煤礦井下無線通信的電磁干擾）煤礦井下無線通信的電磁干擾井下無線通信的電磁干擾噪聲主要可分為兩大類即：自然噪聲和工業(yè)噪聲。礦井里的主要干擾源是工業(yè)噪聲，主要包括電力電纜、變壓器、可控硅裝置和電火花等。在大中型礦井中，電力電纜線路不但很長，而且分支很多。 自然噪聲包括：天電噪聲、大氣噪聲和宇宙噪聲，主要包括雷電、大氣的熱輻射和來自宇宙的射電輻射等。 工業(yè)噪聲是指工業(yè)部門所使用的各類電器裝置及設備運行時所產(chǎn)生的電磁噪聲。（2）電力電纜的電磁干擾）

10、電力電纜的電磁干擾 電力電纜的電磁干擾可以分為三類，即：脈沖的、周期性的和起伏的。按頻譜的形式，可將干擾分為離散頻譜和連續(xù)頻譜兩類。 電力網(wǎng)中電壓不是嚴格保持恒定，其振幅圍繞著平均振幅不斷地上下波動，而頻率也在一定范圍內(nèi)變化。供電網(wǎng)中電壓的大變化發(fā)生在大動力設備接入的時刻，但供電電壓波動的頻譜是窄帶的，而且在一定的時間間隔內(nèi)供電電壓的頻譜可以認為是離散的。（3）接觸網(wǎng)的電磁干擾）接觸網(wǎng)的電磁干擾 接觸網(wǎng)的電磁干擾另一種強大的工業(yè)干擾源就是礦井中電力機車的接觸網(wǎng)。接觸網(wǎng)的電磁干擾除了具有電力電纜的電磁干擾的所有特性外，還具有隨機性脈沖的特性。接觸網(wǎng)產(chǎn)生的脈沖干擾是一些振幅和持續(xù)時間都帶有隨機性的

11、、經(jīng)常重復的大脈沖群。 接觸網(wǎng)的地線是電力機車的軌道鋼軌，由于鋼軌直接接觸巷道的巖石，所以有巨大的雜散電流流散到周圍的巖層中，這些電流的交變分量就形成了干擾。4.電磁干擾的實例電磁干擾的實例 近兩年，先后對三個大型礦井的井下電磁干擾進行了實地測試，這三個礦井的大致情況是： 西曲礦：年產(chǎn)300萬噸，井下機車500V，礦車載重量5噸，井型為平峒； 馬蘭礦：年產(chǎn)400萬噸，井下機車500V，礦車載重量5噸，井型為豎井； 西銘礦：年產(chǎn)400萬噸，井下機車250V，礦車載重量3噸(上水平)，井型為平峒。采用Protek3200場強測試儀進行測試。測試位置為，西曲礦：中央變電所、南北聯(lián)絡巷；馬蘭礦：中央變

12、電所、一號卸載坑；西銘礦：上水平井口、縱深1700m、4000m、8000m共四處。測試方式為：窄帶調(diào)頻N-MF，步距25kHz。5.防治措施防治措施 （1）電磁場的探測 瞬變電磁法（TEM）是近年來發(fā)展很快，并得到廣泛應用的一種電法勘探分支方法。由于這種方法觀測的是二次場，可在近區(qū)進行觀測（可采用重疊回線裝置），具有對低阻含水體特別靈敏、體積效應小、縱橫向分辨率高，且施工方便、快捷、效率高等優(yōu)點，故在礦井水文地質(zhì)勘探中有較大的應用價值，被普遍認為是水文地質(zhì)勘查中最有前景的地球物理勘探方法之一。 瞬變電磁法探測具有定向性（方位性）好，可用于井下全方位探測， 且探測距離大、分辨率高、施工快捷、效

13、率高等突出優(yōu)點，開展礦井瞬變電磁法方法技術(shù)研究。瞬變電磁法探測瞬變電磁法探測（2）電磁輻射的防護1) 屏蔽 對有害電磁場的場源采取屏蔽措施是最有效的一種防護措施。防護性屏蔽不同于一般的防干擾屏蔽，它面臨的是近區(qū)場，屏蔽體自身將參與與場源直接進行能量交換，這一特點決定了防護性屏蔽除了采用一般的屏蔽技術(shù)外，還要掌握一些特殊的技術(shù)措施。2) 改進操作工藝 采用遠距離控制或自動化作業(yè)，使操作人員遠離場源。3) 使用個人防護用具 適用于電磁波防護的個人防護用品有屏蔽服、屏蔽頭盔和防護眼鏡等。防護眼鏡主要用于對微波的防護。 參考文獻參考文獻(1)王藝華 .煤礦井下甚高頻電磁干擾分布的分析J 電信科學，20

14、02（2）:11-22(2)劉天放，李志聃 礦井地球物理勘探M 煤炭工業(yè)出版社,1992(1)：22(3)高攸綱.電磁兼容總論M 北京郵電大學出版社，2002:13-15(4)孫繼平.礦井監(jiān)控與通信設備電磁兼容性試驗的嚴酷等級J. 煤炭科學技術(shù)， 1996（27）：23-24(5)張歡，彭劉亞.礦井瞬變電磁場下人文噪聲干擾物理模擬J. 工程地球物理學報，2010（7）：683(6)孫繼平，王福增.煤礦井下中央變電所內(nèi)電磁干擾測試及分析J. 工礦自動化2010（4）：5-6(7)趙光榮.基于EH4電磁成像系統(tǒng)的煤礦采空區(qū)探測技術(shù)J. 煤炭科學技術(shù)2009（37）：110-111謝謝觀賞 電磁場可

15、由變速運動的帶電粒子引起，也可由強弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。 電磁場是電磁作用的媒遞物，具有能量和動量，是物質(zhì)存在的一種形式。電磁場的性質(zhì)、特征及其運動變化規(guī)律由麥克斯韋方程組確定。1.引言引言 隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，電子設備與電氣裝置廣泛地應用在煤礦的安全生產(chǎn)中，因此井下的電磁環(huán)境也變得越來越復雜。電磁輻射不僅危害工作人員的身體健康，對井下的無線通信發(fā)展也帶來了相當大的阻礙。（1）熱效應 人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。（2）非熱效應 人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場即將遭到破壞，人體正常循環(huán)機能會遭受破壞。 超過一定強度的電磁場，會引起人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機能障礙和以交感神經(jīng)疲乏緊張為主的植物神經(jīng)緊張失調(diào)，其臨床癥狀可表現(xiàn)為頭昏腦脹、失眠多夢、疲勞無力、記憶力減退、心悸、頭疼、四肢酸疼、食欲不振、脫發(fā)、多汗等，部分人員還會出現(xiàn)心動過緩、血壓下降、心率不齊等癥狀，婦女中會發(fā)生月經(jīng)周期紊亂等癥狀；大強度長時間的微波照射還會影響男子睪丸精子的活動能力和引起眼睛晶