煤矿井下的电磁场

1、煤煤矿矿井下井下电电磁磁场来场来源及其危源及其危害害 什么是电磁场？什么是电磁场？ 有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。随时间变化的电场产生磁场 ，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。 电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。 电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。Logo引言引言目录目录1煤矿煤矿井下电磁场的形成井下电磁场的形成 2煤矿井下电磁场的危害煤矿井下电磁场的危害 3电电磁干磁干扰扰的的实实例例 4防治

2、措施防治措施 51.引言引言 随着科学技术的迅速发展，电子设备与电气装置广泛地应用在煤矿的安全生产中，因此井下的电磁环境也变得越来越复杂。电磁辐射不仅危害工作人员的身体健康，对井下的无线通信发展也带来了相当大的阻碍。2.煤矿井下电磁场的产生煤矿井下电磁场的产生 电磁场是物质存在的一种形式，具有质量、动量和能量。在空间传播着的交变电磁场就是电磁波。电磁场能量以电磁波的形式向外发射的过程称为电磁辐射。 任何电磁场的发生源周围均有两个作用场存在着，即以感应为主的近区场(又称感应场)和以辐射为主的远区场(又称辐射场)，离发生源一个波长以内的为近区场，一个波长以外的为远区场。 煤矿井下生产工作中，需要用

3、到各种电子电信设备，电缆线路，变压装置，生产设备，安全监控设备等等都会产生一定的电磁辐射。矿井中电磁干扰电平的分布矿井中电磁干扰电平的分布 不同矿井的电磁干扰电平分布规律是不同的。这主要取决于干扰源的多少、强度及巷道布置形式，具体包括：电机车台数、功率、电力机车的接触网与受电弓状态，钢轨敷设情况，变压器台数、容量，是否有可控硅整流装置，提升机的拖动装置，高低压电力电缆的长度等。 同一个矿在20168 MHz的频率范围内，不同测量点的VHF电磁干扰电平分布规律基本是相同的。所以说一个矿，在同一个水平上的综合VHF电磁干扰分布规律只有一种，它不随地点而明显变化。 20120MHz频段内：电磁干扰的

4、频谱功率密度最大；低干扰电平的频点最少。 148152MHz频段内：电磁干扰的频谱功率密度较小；低干扰电平的频点稍多。 164168MHz频段内：电磁干扰的频谱功率密度明显下降，与上二个频段相比，为最小；低干扰电平的频率，明显增加，尤其在165.5MHz以上显著增多。三个不同频段的分布规律有差异，这主要是多种干扰源频谱叠加的结果。 对于我国的绝大多数矿井来说，由于运行在煤炭生产的各个环节中的用电设备型号杂、数量多，而且因开采方式决定的井下金属导体、管线的敷设范围广、布局繁，加上井下巷道壁和采掘环境岩石壁的复杂性，仅用数学的方法是计算不出正确的数据来，唯有采取现场测量的方法才是可行的。3.煤矿井

5、下电磁场的危害煤矿井下电磁场的危害3.1 电磁场对人体的危害 电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等。（1）热效应 人体内70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到身体其他器官的正常工作。（2）非热效应 人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体正常循环机能会遭受破坏。 超过一定强度的电磁场，会引起人的中枢神经系统的机能障碍和以交感神经疲乏紧张为主的植物神经紧张失调，其临床症状可表现为头昏脑胀、失眠多梦、疲劳无力、记忆力减退、心悸、头疼、四肢酸疼、食欲不振、脱发、多

6、汗等，部分人员还会出现心动过缓、血压下降、心率不齐等症状，妇女中会发生月经周期紊乱等症状；大强度长时间的微波照射还会影响男子睾丸精子的活动能力和引起眼睛晶体混浊，严重的会导致白内障。 （3）累积效应 热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态或危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也会诱发想不到的病变，应引起警惕！ 电磁场对人体的危害程度，一般随频率的增高而递增。频率较低的电磁场，其影响多数是功能性的，是可逆的，人体脱离电磁场的影响后，功能可逐渐恢复正常；频率高的电磁场的影响，往

7、往会造成器质性的损伤，如眼睛晶体混浊、皮肤灼伤等。 （4）电磁场是无声、无光、无味的作用场，不达到很强的程度，人是感觉不到的。所以这种危害具有很强的“隐蔽性”，往往不被人们所察觉和重视。 电磁场的环境和卫生标准 我国已颁布的与电磁场危害有关的环境和卫生标准有：电磁辐射防护规定(GB870288)、环境电磁波卫生标准(GB9l7588)、作业场所微波辐射卫生标准(GB1043689)、作业场所超高频辐射卫生标准(GB1043789)等。中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 电磁辐射防护规定中明确规定了职业照射导出限值和公众照射导出限值，电磁辐射的功率密度不能超过20uW/平方厘米；在生活

8、环境中，电磁辐射的功率密度不能超过40uW/平方厘米。 电磁波的值是以磁束密度单位MG（毫高斯）计。家用电器中，微波炉、吸尘器、移动电话的电磁波辐射最强，均可达到200MG；（注：20uW/平方厘米约等于2毫高斯）3.2电磁场对井下无线通讯的干扰电磁场对井下无线通讯的干扰 井下无线通信是现代化煤炭生产中的重要环节之一，特别是近年来随着煤炭生产技术的不断发展和生产管理水平的不断提高，对信息技术以及井下无线通信提出了越来越高的要求，智能化、宽带化、综合化已成为井下无线通信发展的必由之路。Logo 但是，电磁干扰是井下无线通信突出的制约但是，电磁干扰是井下无线通信突出的制约因素，尤其我国煤炭生产主要

9、是采用长壁式采因素，尤其我国煤炭生产主要是采用长壁式采掘方式，这就带来了井下电磁环境的复杂性、掘方式，这就带来了井下电磁环境的复杂性、多变性。多变性。（1）煤矿井下无线通信的电磁干扰）煤矿井下无线通信的电磁干扰井下无线通信的电磁干扰噪声主要可分为两大类即：自然噪声和工业噪声。矿井里的主要干扰源是工业噪声，主要包括电力电缆、变压器、可控硅装置和电火花等。在大中型矿井中，电力电缆线路不但很长，而且分支很多。 自然噪声包括：天电噪声、大气噪声和宇宙噪声，主要包括雷电、大气的热辐射和来自宇宙的射电辐射等。 工业噪声是指工业部门所使用的各类电器装置及设备运行时所产生的电磁噪声。（2）电力电缆的电磁干扰）

10、电力电缆的电磁干扰 电力电缆的电磁干扰可以分为三类，即：脉冲的、周期性的和起伏的。按频谱的形式，可将干扰分为离散频谱和连续频谱两类。 电力网中电压不是严格保持恒定，其振幅围绕着平均振幅不断地上下波动，而频率也在一定范围内变化。供电网中电压的大变化发生在大动力设备接入的时刻，但供电电压波动的频谱是窄带的，而且在一定的时间间隔内供电电压的频谱可以认为是离散的。（3）接触网的电磁干扰）接触网的电磁干扰 接触网的电磁干扰另一种强大的工业干扰源就是矿井中电力机车的接触网。接触网的电磁干扰除了具有电力电缆的电磁干扰的所有特性外，还具有随机性脉冲的特性。接触网产生的脉冲干扰是一些振幅和持续时间都带有随机性的

11、、经常重复的大脉冲群。 接触网的地线是电力机车的轨道钢轨，由于钢轨直接接触巷道的岩石，所以有巨大的杂散电流流散到周围的岩层中，这些电流的交变分量就形成了干扰。4.电磁干扰的实例电磁干扰的实例 近两年，先后对三个大型矿井的井下电磁干扰进行了实地测试，这三个矿井的大致情况是： 西曲矿：年产300万吨，井下机车500V，矿车载重量5吨，井型为平峒； 马兰矿：年产400万吨，井下机车500V，矿车载重量5吨，井型为竖井； 西铭矿：年产400万吨，井下机车250V，矿车载重量3吨(上水平)，井型为平峒。采用Protek3200场强测试仪进行测试。测试位置为，西曲矿：中央变电所、南北联络巷；马兰矿：中央变

12、电所、一号卸载坑；西铭矿：上水平井口、纵深1700m、4000m、8000m共四处。测试方式为：窄带调频N-MF，步距25kHz。5.防治措施防治措施 （1）电磁场的探测 瞬变电磁法（TEM）是近年来发展很快，并得到广泛应用的一种电法勘探分支方法。由于这种方法观测的是二次场，可在近区进行观测（可采用重叠回线装置），具有对低阻含水体特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工方便、快捷、效率高等优点，故在矿井水文地质勘探中有较大的应用价值，被普遍认为是水文地质勘查中最有前景的地球物理勘探方法之一。 瞬变电磁法探测具有定向性（方位性）好，可用于井下全方位探测， 且探测距离大、分辨率高、施工快捷、效

13、率高等突出优点，开展矿井瞬变电磁法方法技术研究。瞬变电磁法探测瞬变电磁法探测（2）电磁辐射的防护1) 屏蔽 对有害电磁场的场源采取屏蔽措施是最有效的一种防护措施。防护性屏蔽不同于一般的防干扰屏蔽，它面临的是近区场，屏蔽体自身将参与与场源直接进行能量交换，这一特点决定了防护性屏蔽除了采用一般的屏蔽技术外，还要掌握一些特殊的技术措施。2) 改进操作工艺 采用远距离控制或自动化作业，使操作人员远离场源。3) 使用个人防护用具 适用于电磁波防护的个人防护用品有屏蔽服、屏蔽头盔和防护眼镜等。防护眼镜主要用于对微波的防护。 参考文献参考文献(1)王艺华 .煤矿井下甚高频电磁干扰分布的分析J 电信科学，20

14、02（2）:11-22(2)刘天放，李志聃 矿井地球物理勘探M 煤炭工业出版社,1992(1)：22(3)高攸纲.电磁兼容总论M 北京邮电大学出版社，2002:13-15(4)孙继平.矿井监控与通信设备电磁兼容性试验的严酷等级J. 煤炭科学技术， 1996（27）：23-24(5)张欢，彭刘亚.矿井瞬变电磁场下人文噪声干扰物理模拟J. 工程地球物理学报，2010（7）：683(6)孙继平，王福增.煤矿井下中央变电所内电磁干扰测试及分析J. 工矿自动化2010（4）：5-6(7)赵光荣.基于EH4电磁成像系统的煤矿采空区探测技术J. 煤炭科学技术2009（37）：110-111谢谢观赏 电磁场可

15、由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。 电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。1.引言引言 随着科学技术的迅速发展，电子设备与电气装置广泛地应用在煤矿的安全生产中，因此井下的电磁环境也变得越来越复杂。电磁辐射不仅危害工作人员的身体健康，对井下的无线通信发展也带来了相当大的阻碍。（1）热效应 人体内70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到身体其他器官的正常工作。（2）非热效应 人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体正常循环机能会遭受破坏。 超过一定强度的电磁场，会引起人的中枢神经系统的机能障碍和以交感神经疲乏紧张为主的植物神经紧张失调，其临床症状可表现为头昏脑胀、失眠多梦、疲劳无力、记忆力减退、心悸、头疼、四肢酸疼、食欲不振、脱发、多汗等，部分人员还会出现心动过缓、血压下降、心率不齐等症状，妇女中会发生月经周期紊乱等症状；大强度长时间的微波照射还会影响男子睾丸精子的活动能力和引起眼睛晶