煤矿（非煤矿山）极端天气条件下雷电防护的思考与探讨

引言

强雷暴等恶劣天气释放的雷电能量巨大、出现频繁且影响面广，给矿山生产埋下重大隐患。应急管理部门统计显示，过去十年，全国矿山 3.2% 的安全事件由雷电导致，其中六成以上发生在极端天气中，年直接损失约 1.8 亿。矿山（含煤矿）井下有易燃易爆物，电气系统密集，雷击可能引发停电、设备故障，甚至爆炸、火灾，故建立适配极端天气的防雷体系十分必要。

一、极端天气下雷电对矿山的危害分析

（一）对地面设施的危害

矿山地面的主井卷扬机房、配电室、风井机房、爆破材料库等设施，在强雷暴等极端天气中极易被雷电击中。雷电直击设备时，瞬间高热会熔断电路组件，强烈电磁脉冲还会扰乱信号传输，造成调度指令失联；若落于爆破材料库这类高危区域，甚至可能触发爆燃，后果极为严重。

（二）对井下网络的冲击

井下虽有地表构筑物遮挡，但雷电可借输电线路、通信线缆等路径渗透至井下。极端天气时，雷电波顺着电缆侵入井下，可能破坏防爆设备的绝缘层，引发线路短路，致使通风机、排水泵等核心设备停摆；若干扰到瓦斯检测系统，会造成传感器数据错乱，无法精准预警瓦斯浓度超标。另外，井下电缆多沿巷道布设，雷电产生的电磁感应会在电缆内形成感应电势，一旦超出设备耐压值，就可能产生电火花，引燃瓦斯或粉尘。相关记录显示，极端天气期间，井下因雷电传导引发的电气故障占比约 42% 。

（三）对人员安全的威胁

极端天气条件下，处在露天采矿区、井口附近等无防护地带，矿山作业人员有可能直接遭遇雷击；即便在室内，雷电导致的设备故障（如断电）也可能使井下人员受困。同时，雷电干扰通信后，地面与井下的应急通讯会中断，进而拖延救援进程。

二、矿山雷电防护的技术体系构建

（一）地面设施直击雷防护

1. 接闪装置科学布设

对于矿山地面的高耸构筑物及高危区域（如爆破品存储库、燃油储备区），需依据其高度、形态及当地雷电活动频次，架设独立式避雷装置或环形避雷带。接闪装置的防护范围必须完整覆盖目标设施，以爆破品存储库为例，其避雷装置高度需通过滚球法精准测算（第二类防雷场所滚球半径设定为 45 米），杜绝防护空缺。露天矿区的破碎设备、物料转运站等大型设施，可搭建金属防护网，网眼规格控制在15 米 ×15 米以内，有效削减侧向雷击概率。

2. 接地网络升级改造

接地系统是雷电防护的核心环节，需严格把控接地电阻指标：爆炸危险区域（如爆破品存储库）接地电阻需 ⩽4Ω ，普通作业区域 ⩽10Ω_Φ 。可采用水平接地体（扁钢截面积不小于 50mm² ）与垂直接地体（角钢规格 60mm×60mm×6mm ）组合设置，并配合高效降阻材料（如复合型降阻剂）优化接地效果。应建立常态化检测机制，特别是汛期前需全面排查，确保接地体无锈蚀、连接部位紧固。

（二）线路与设备的雷电波侵入防护

1. 供电线路防护

矿山 35kV、10kV 等高压线路进线端，需配备氧化锌避雷器（残压不超额定电压2.5 倍），变压器高压侧加设防雷保护间隙；380V/220V 低压线路设多级浪涌保护器，配电室总进线装Ⅰ级（ Imaxgtrsim80kA ），设备前装Ⅱ级（ Imax⩾40kA ），实现雷电波逐级弱化。井下电缆用铠装型，两端金属外皮接地以减感应电压。

2. 通信与监控系统防护

调度电话、瓦斯监测等通信线路穿金属管屏蔽，管两端接地；设备接口装信号浪涌保护器（如RJ45 接口型，响应 ⩽lns ），防电磁脉冲干扰。某煤矿改造后，雷电致通信中断次数减少四分之三。

（三）井下特殊区域防护

1. 爆破作业带

雷电易对电雷管起爆回路形成电磁干扰，引发误爆。强雷天气应暂停井下爆破，确需作业时，须换用导爆管等非电起爆方式，且起爆具需与电缆保持10 米以上距离。作业前断开区域所有电气设备电源，移除外露线缆。

2. 瓦斯突出区域

瓦斯易聚区

该区域设备需达 Ex dⅠ级防爆标准，外壳接地电阻严控在 2Ω内。雷暴前加密监测，每 10 分钟测一次瓦斯，浓度超 0.5% 立即撤人、断电。

三、雷电防护的管理与应急机制

（一）日常管理措施

1. 防雷设施台账化管理

为矿山所有避雷装置（接闪杆、浪涌抑制器、接地装置等）建立动态台账，详细登记布设位置、规格参数、检修记录等信息。每季度开展全项核验，雷雨高发期（如6-8 月）则缩短至每半月一次。某铜矿曾因未及时更新台账，导致 1 组浪涌抑制器超期（设计寿命 6 年）运行，雷暴中因性能衰减引发主控室设备宕机。

2. 气象信息即时响应

接入区域气象预警平台，配置矿山专属监测终端，确保提前 90 分钟获取强对流天气预警。预警触发后，立即终止露天作业，人员转移至防雷掩体；井下作业有序升井，关停非核心设备；危化品存储区增派专人巡查。

（二）应急处置流程

1. 雷击突发状况应对

设备遭雷击起火，需即刻启用二氧化碳灭火装置（严禁水系灭火），同步切断事故点总闸；遇人员受击，先排查周边漏电隐患，再实施紧急救护（如出现呼吸骤停，马上开展人工呼吸），并火速联系医疗救援。

2. 系统中断应急方案

井下因雷击断电，立即切换至双回路备用电源，保障通风、排水系统运转；通信中断时，启动井下应急声光信号系统，按预设指令引导人员避险，同时地面团队快速排查线路故障。

四、存在的问题与优化建议

（一）现存问题

1. 安全观念缺位

不少矿山将生产效益置于首位，忽视防雷重要性，如选用廉价劣质浪涌保护器，缩减必要检测次数。数据显示，仅三成多中小型矿山制定了系统的防雷管理章程。

2. 技术迭代迟缓

老旧矿山的防雷装置多为早年配置，无法应对极端天气，像井下电缆无屏蔽层、接地体锈蚀致电阻超标的情况普遍存在，而企业因资金短缺未能及时更新。

3. 人员能力不足

一线工人对雷电危害认知有限，极端天气下仍违规作业，且缺乏应急技能，如不会操作灭火设备、不掌握雷击急救方法。

（二）优化建议

1. 强化责任落实

明确矿山主要负责人为防雷第一责任人，将防雷成效与管理层绩效直接挂钩。对未达防护标准的企业，依据《安全生产法》相关条款予以 3-15 万元处罚，存在重大隐患的强制停工整改，整改验收合格后方可复工。

2. 促进技术革新

引导矿山引入智慧防雷手段，部署接地状态实时监测终端与浪涌保护器效能传感器，数据异常时自动推送预警至管理平台。对 2005 年前建成的矿山，要求 5 年内完成防雷系统改造，改造费用可申请专项安全基金补贴。

3. 提升人员素养

每月组织防雷专项培训，涵盖恶劣天气预判、防护装置操作、应急处置流程等，考核通过方可上岗。每半年开展一次实战演练，模拟雷击引发的设备故障与人员受困场景，强化应急协同能力。

结语

极端天气雷电防御是矿山安全的关键一环。唯有整合技术防护、管理机制与应急举措，优化防雷配置，方能切实化解风险，筑牢生产安全防线，为矿山安稳运营提供有力支撑。

参考文献

[1]薛文安.GB 50057-2010、GB 50343-2012 与 IEC 62305:2010 的比较[J].电气技术,2020(02):111-114.

[2]曹国星.煤矿变电所和地面电气设备防雷击措施[J].矿业装备,2020(06):66-67.

[3]刘春华,宋秀辉,宋宪堂,等.矿山高压供电架空线路防雷措施及效果[J].有色矿冶,2021,37(01):37-39.

[4]王立国.GB 50057-2010 防雷规范 4.5.1 条的理解[J].智能建筑电气技术,2023,17(06):82-85.