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礦井瓦斯的爆炸必須具備以下3個條件:(1)瓦斯濃度。當空氣中的瓦斯濃度達到5%~16%時,就達到爆炸濃度,也稱爆炸界限。(2)一定的引火溫度。點燃瓦斯所需的最低溫度,稱為引火溫度。在空氣中瓦斯的引火溫度是650~750℃。明火、煤炭自燃、電氣火花、熾熱的金屬表面、爆破等都能引起瓦斯爆炸。(3)氧氣的濃度。氧氣的作用是助燃,當空氣中氧氣的濃度超過12%時,瓦斯就能爆炸,這是最容易獲得的條件,在正常通風風流中氧氣的濃度通常大于20%。
一、煤礦常見的瓦斯爆炸的原因
(1)裝備不足、管理不落實,礦井安全裝備配置不足。“先抽后采,監測監控,以風定產”方針未得到完全落實。很多煤礦發生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統或抽放系統不能有效運行,監控系統也不能有效發揮作用。瓦斯爆炸事故的發生,主要是由于管理上存在缺陷造成某些作業人員的違章失職。(2)企業職工安全意識淡薄,文化素質較低。據有關數據分析,大部分煤礦的瓦斯爆炸都是由于工作人員的違章操作造成,并且絕大多數瓦斯事故都是由于“三違”引起。煤礦的很多職工文化程度低,沒有經過正式安全培訓就下井,常常采用師帶徒的方式參與采掘等作業,缺乏基本的安全生產知識,不懂通風安全管理和操作規程,思想麻痹,違章作業,冒險蠻干現象嚴重。(3)瓦斯積聚的存在。瓦斯積聚是指采掘工作面及其他地點,體積大于0.5m3的空間內積聚瓦斯濃度達到或超過2%的現象。瓦斯積聚是造成瓦斯爆炸的根本原因,造成瓦斯積聚的原因很多,主要有:礦井主通風機供風能力不足或通風系統不合理造成礦井缺風;掘進工作面或其它需單獨供風的巷道,因局部通風機、風筒原因使得瓦斯積聚;采煤工作面上隅角和采空區瓦斯積聚;巷道變形、調節風門故障等造成通風不良。(4)在個別煤礦中,引爆火源的問題仍然存在。
2004年10月20日,河南省鄭州煤炭工業集團有限責任公司(簡稱鄭煤集團公司)大平煤礦發生一起特大型煤與瓦斯突出引發的特別重大瓦斯爆炸事故,造成148人死亡,32人受傷(其中重傷5人),直接經濟損失3935.7萬元。大平煤礦隸屬于鄭煤集團公司,位于登封市與新密市交界處(鄭州市西南60 km)。大平煤礦四證(即:采礦許可證、煤炭生產許可證、營業執照、礦長資格證)齊全。1982年開始建井,1986年建成投產。礦井原設計生產能力60萬噸/年。2000年至2001年進行了礦井通風系統、提升系統改造,2003年礦井核定生產能力130萬噸/年,2004年1-9月份累計生產原煤96萬噸。礦井為立井單水平上下山開拓方式,采用抽出式混合通風方式。當時有2個生產采區,2個準備采區,2個掘進采區。布置有2個采煤工作面, 5個煤巷掘進工作面,3個巖巷掘進工作面。 2003年瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井。煤塵具有爆炸性。煤層自燃發火期為2-6個月。井下建立有局部瓦斯抽放系統。礦井安裝有KJ90安全監控系統。
一、煤與瓦斯突出事故簡況
2004年10月20日22時09分, 21軌道下山巖石掘進工作面(距地表垂深612m)發生特大型延期性煤與瓦斯突出,突出煤巖量為1894 t,瓦斯量約25萬m3。當班為掘進班,放炮員領有炸藥和雷管,但在事故后清理的現場卻沒有發現炸藥和雷管,即在現場清理突出物過程中沒有發現炸藥或雷管;專家組與技術組在突出現場勘察時,發現該工作面的炸藥箱內沒有炸藥。說明炸藥和雷管已用于放炮。突出的上一班是噴漿班,但據現場勘察,巷道壁錨噴的末端(即圖中的錨桿處)到突出孔洞的距離尚有1~1.5 m未錨噴新巖壁,表明這是當班放炮的進尺。
二、瓦斯爆炸事故簡況
2004年10月20日22時40分,在西大巷與11軌道石門交匯點附近的西大巷內,架線電機車取電弓與架線的電火花引發瓦斯爆炸。 爆炸波及范圍為礦井西翼進風系統,13、15、11、21四個采區和礦井西翼回風系統。
瓦斯爆炸的原因:
1、局部通風設施管理混亂, 21巖石下山回風聯絡巷堆積物料,并有帶有通風口的風墻,加大了突出瓦斯逆流,逆流到西大巷新鮮風流中的瓦斯達到爆炸濃度,由架線電機車取電弓與架線產生的電火花,引發了瓦斯爆炸。
2、瓦斯突出與瓦斯爆炸有31分鐘的間隔時間,應急處置措施不當,沒有按照事故應急預案要求,對瓦斯波及區域實施停電措施 。
3、技術管理、安全責任不落實,重生產輕安全。
通過以上分析我們不難發現這是一起特大型煤與瓦斯突出引發瓦斯爆炸的責任事故。
三、瓦斯爆炸的條件
我們知道瓦斯爆炸必須同時具備下列三個條件,缺一不可。
(1)瓦斯濃度——瓦斯與空氣混合,按體積計算瓦斯濃度達5%~16%時具有爆炸性。
(2)點燃瓦斯的火源——引爆火源溫度為650~750℃且火源存在時間大于瓦斯爆炸感應期。
(3)空氣中氧氣的含量——在空氣與瓦斯混合氣體中,如果氧氣含量低于12%,混合氣體就會失去爆炸性。
礦井瓦斯爆炸的防治主要從如下三個方面進行考慮,即防止瓦斯超限與積聚,防止瓦斯引燃和防止瓦斯爆炸事故的擴大。
1、防治瓦斯積聚的措施
1)加強通風管理
通風是防止瓦斯積聚的主要措施。礦井通風要做到有效穩定和連續不斷地向井下各用風地點輸送足夠的新鮮空氣,以保證及時排除和沖淡礦井瓦斯和礦塵,使井下各處的瓦斯濃度符合《煤礦安全規程》的要求,這是防止礦井瓦斯爆炸事故的可靠保證。
2)加強瓦斯檢查與檢測
井下瓦斯狀況的檢查和監測是判斷和預測井下瓦斯狀況、采取防范措施和處理措施的依據;隨時檢查和監測煤礦井下通風、瓦斯狀況是礦井安全管理的主要內容。它可以及時發現瓦斯超限和積聚,從而采區處理措施使事故消滅在萌芽狀態。
3)及時處理局部積聚的瓦斯
礦井瓦斯積聚是發生瓦斯事故的物質基礎,要及時處理。所謂局部瓦斯積聚是指瓦斯濃度超過2%,其體積超過0.5m3的現象。
生產過程中容易形成局部瓦斯積聚的地點有:采煤工作面的上隅角,頂板冒落的空洞內,綜采機、綜掘機附近,低風速巷道中的頂板附近,停風的獨頭,綜放工作面放煤口等,及時處理局部瓦斯積聚的瓦斯是日常管理中的重要內容。
4)瓦斯抽放
利用通風的方法,封閉和堵塞不能解決局部瓦斯積聚時,可建立移動式抽放泵站或地面抽放系統。
2、防止瓦斯引燃
防止瓦斯引燃的原則是井下消滅火源,嚴格管理和控制熱源。主要措施有:
1)防止明火。嚴禁任何人攜帶引火物下井,井下嚴禁吸煙;減少漏風,防止煤層自燃發火,加強火區管理;消滅一切高溫火源。
2)防止電火花。完善井下電器設備“三大保護”( 過流保護、漏電保護、接地保護);使用防爆性能良好的電器設備;消滅電纜接頭的“雞爪子、羊尾巴和明接頭”;檢修電氣設備不準帶電作業;推廣使用供電閉鎖和超前切斷電源的控制設備。
3)防爆破引燃瓦斯。按《規程》有關規定裝藥爆破,炮眼必須充足炮泥,嚴禁淺眼、明火爆破和一次裝藥分次爆破,嚴格執行“一炮三檢”和“三從聯鎖爆破制度”。
4)防止機械摩擦、沖擊火花。禁止使用磨鈍的截齒;截槽內噴霧灑水等,隨著煤礦機械化成度的不斷提高和鋼鐵化支架的發展,以及提升運輸方面的跑車撞車等,防止機械火花顯得日益重要。
3、防止瓦斯爆炸事故的擴大
井下一旦發生瓦斯爆炸,應使災害波及范圍局限在盡可能小的區域內,減輕傷害和損失,主要應做好以上工作:
1)編制災害預防和處理計劃
礦井每年初都要編制有針對性的、切實可行的災害預防和處理計劃,每季度根據礦井變化的情況進行修訂和補充,并且組織所有入井職工認真學習、貫徹,使每個入井人員都能了解和熟悉一旦發生瓦斯爆炸時的撤出和躲避路線與地點。每年由礦長組織一次實戰演習。
2)安設安全裝置
①安設防爆門(防爆井蓋)。
安裝主要通風機的出井口必須安裝防爆門(防爆井蓋),防爆門(防爆井蓋)每6個月檢修1次。當井下發生瓦斯爆炸時,爆炸沖擊波將防爆門(防爆井蓋)沖開釋放能量,從而保護主要通風機免遭破壞。
②安設反風設施
生產礦井主要通風機必須裝有反風設施,并能在10min內改變巷道中的風流方向;風流方向改變后,主要通風機的供給風量不應小于正常供風量的40%。每季度應至少檢查1次反風設施,每年應進行1次反風演習;礦井通風系統有較大變化時,應進行1次反風演習。
③安設隔爆設施
隔爆設施是根據瓦斯或煤塵爆炸時所產生的沖擊波與火焰的速度差的原理設計的。爆炸時產生的沖擊波在前,可使隔爆設施動作,將隨后而來的火焰撲滅、隔住,從而使爆炸范圍不再擴大。井下可設置水棚,巖粉棚進行隔爆,我國新進研制出了自動隔爆裝置。
1 瓦斯爆炸的基本條件分析
瓦斯爆炸的發生必須具備3個基本條件,一是瓦斯濃度在爆炸界限內,一般為5%-16%;二是有足夠能量的點火源;三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12%。
2 引起瓦斯爆炸的主要原因
2.1 思想因素
思想決定行為,引起瓦斯爆炸事故的根源在于思想上認識不足。干部思想認識不到位,就會造成投入不到位,或者設施設備投入到位,而隨意減少瓦斯檢查和管理人員,或使瓦斯管理人員和檢測人員的工資低下。職工思想認識不到位,就會出現漏檢、虛報等。特別是在近兩年煤炭行情利好的情況下,許多煤炭企業一味的擴大生產能力,增加煤炭產量,而不能夠正確處理安全與生產,安全與效益的關系。“安全第一”的觀念淡化,因此思想認識不到位是當前煤礦安全生產的最大隱患。
2.2 技術裝備因素
隨著以高產高效為基本特征的集約化生產技術的采用。已有的瓦斯災害防治技術及裝備已經不能有效地控制礦井重大瓦斯災害事故的發生。主要原因:①瓦斯災害防治技術分散。沒有形成完整系統的體系;②瓦斯災害防治技術缺乏相應的裝備支撐;③還有很多需要解決的共性關鍵技術問題,特別是運用于集約化生產技術條件下的共性關鍵技術問題。
2.3 培訓考核因素
隨著監控技術升級,對操作人員和管理人員的技術要求越來越高,煤礦的管理人員知識更新,新技術新標準的掌握就顯得尤為重要。強制性的培訓和學習是提高員工素質,減少操作失誤,發揮高新技術設備性能的關鍵。
2.4 資金投入因素
在前幾年,由于煤礦的經濟效益不好,許多煤礦企業降低了安全投入,存在不同程度的通風系統及配套設施不完善、“一通三防”監測系統不完善和設備設施老化等問題。近兩年煤礦效益好轉的情況下,許多企業只注重生產投入,安全投入仍然存在嚴重不足,安全生產條件沒有得到明顯改善。
2.5 管理因素
隨著煤礦開采深度的不斷增加,瓦斯地質條件越來越復雜多變。再加上傳統的安全管理方式受到人的經驗、知識和責任心的限制,所以管理因素也是瓦斯事故多發的原因之一。
3 防止瓦斯爆炸基本措施
從瓦斯爆炸條件看,氧氣的濃度是引起瓦斯爆炸的因素之一,但在煤礦井下一般不存在氧氣濃度低于12%的情況。因此,搞好瓦斯爆炸的防治措施體現在兩個方面:嚴格監控礦井各區域的瓦斯濃度、杜絕火源和演習預案。
3.1 控制方法
(1)建立合理的通風系統通風是排放瓦斯最主要的手段。做好通風安全技術管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關鍵環節。建立合理的通風系統,能夠保證井下所有工作地點有足夠多的風量將井下涌出的瓦斯及時沖淡并排放出井外,避免瓦斯積聚,所以建立合理的通風系統是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
(2)搞好瓦斯抽放,降低煤層瓦斯涌出量,抽放瓦斯是防止瓦斯積聚的有效措施。隨著煤礦開采深度不斷加深,瓦斯涌出量變得越來越大,通過通風的方法來使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規程要求范圍內,從技術和經濟角度兩方面來看,都是不合理的。瓦斯抽放不僅能夠有效利用瓦斯,還能夠降低煤層的瓦斯涌出量。實行瓦斯抽放是控制采掘空間瓦斯濃度,減少瓦斯積聚。也防止煤與瓦斯突出的根本措施。
(3)加強瓦斯日常管理對于突出礦井,還應做好瓦斯突出預測工作。瓦斯日常管理是預防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。瓦斯日常管理就是建立巡回檢查瓦斯制度,就是要瓦檢員不間斷地下井檢查通風情況和瓦斯的濃度,當發現局部積聚瓦斯問題時。要即時處理。
3.2 監測方法
(1)人工檢測檢查,傳統的使用光干涉瓦斯檢查儀檢查人員必不可減少,每班的瓦斯檢查員不僅是沿一定線路定點定時檢查瓦斯,而且可以沿途對監控設施的完好和使用情況進行檢查,比對光瓦和傳感器數值,最大限度的降低瓦斯濃度超限的幾率。
(2)瓦斯監控系統能夠實現連續監測瓦斯,及時掌握瓦斯濃度的變化,同時也可能為事故應急救援決策和事故調查提供參考依據。人對瓦斯的監測是一個間斷性的過程,有其必然的缺點,而事故發生的特點是一個隨機性與偶然性相結合的統一體,這就決定了單純依靠人來管理瓦斯,顯然不能夠達到控制瓦斯濃度的目的。所以,建立瓦斯監控系統,對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。
3.3 杜絕火源是防止礦井瓦斯爆炸一個基本條件
要認真執行煤礦安全規程,在井下要杜絕一切非生產火源,嚴格管理和限制生產中可能發生的火源、熱源。
1 瓦斯爆炸的基本條件分析
瓦斯爆炸的發生必須具備3個基本條件,一是瓦斯濃度在爆炸界限內,一般為5%-16%;二是有足夠能量的點火源;三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12%。
2 引起瓦斯爆炸的主要原因
2.1 思想因素
思想決定行為,引起瓦斯爆炸事故的根源在于思想上認識不足。干部思想認識不到位,就會造成投入不到位,或者設施設備投入到位,而隨意減少瓦斯檢查和管理人員,或使瓦斯管理人員和檢測人員的工資低下。職工思想認識不到位,就會出現漏檢、虛報等。特別是在近兩年煤炭行情利好的情況下,許多煤炭企業一味的擴大生產能力,增加煤炭產量,而不能夠正確處理安全與生產,安全與效益的關系。“安全第一”的觀念淡化,因此思想認識不到位是當前煤礦安全生產的最大隱患。
2.2 技術裝備因素
隨著以高產高效為基本特征的集約化生產技術的采用。已有的瓦斯災害防治技術及裝備已經不能有效地控制礦井重大瓦斯災害事故的發生。主要原因:①瓦斯災害防治技術分散。沒有形成完整系統的體系;②瓦斯災害防治技術缺乏相應的裝備支撐;③還有很多需要解決的共性關鍵技術問題,特別是運用于集約化生產技術條件下的共性關鍵技術問題。
2.3 培訓考核因素
隨著監控技術升級,對操作人員和管理人員的技術要求越來越高,煤礦的管理人員知識更新,新技術新標準的掌握就顯得尤為重要。強制性的培訓和學習是提高員工素質,減少操作失誤,發揮高新技術設備性能的關鍵。
2.4 資金投入因素
在前幾年,由于煤礦的經濟效益不好,許多煤礦企業降低了安全投入,存在不同程度的通風系統及配套設施不完善、“一通三防”監測系統不完善和設備設施老化等問題。近兩年煤礦效益好轉的情況下,許多企業只注重生產投入,安全投入仍然存在嚴重不足,安全生產條件沒有得到明顯改善。
2.5 管理因素
隨著煤礦開采深度的不斷增加,瓦斯地質條件越來越復雜多變。再加上傳統的安全管理方式受到人的經驗、知識和責任心的限制,所以管理因素也是瓦斯事故多發的原因之一。
3 防止瓦斯爆炸基本措施
從瓦斯爆炸條件看,氧氣的濃度是引起瓦斯爆炸的因素之一,但在煤礦井下一般不存在氧氣濃度低于12%的情況。因此,搞好瓦斯爆炸的防治措施體現在兩個方面:嚴格監控礦井各區域的瓦斯濃度、杜絕火源和演習預案。
3.1 控制方法
(1)建立合理的通風系統通風是排放瓦斯最主要的手段。做好通風安全技術管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關鍵環節。建立合理的通風系統,能夠保證井下所有工作地點有足夠多的風量將井下涌出的瓦斯及時沖淡并排放出井外,避免瓦斯積聚,所以建立合理的通風系統是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
(2)搞好瓦斯抽放,降低煤層瓦斯涌出量,抽放瓦斯是防止瓦斯積聚的有效措施。隨著煤礦開采深度不斷加深,瓦斯涌出量變得越來越大,通過通風的方法來使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規程要求范圍內,從技術和經濟角度兩方面來看,都是不合理的。瓦斯抽放不僅能夠有效利用瓦斯,還能夠降低煤層的瓦斯涌出量。實行瓦斯抽放是控制采掘空間瓦斯濃度,減少瓦斯積聚。也防止煤與瓦斯突出的根本措施。
(3)加強瓦斯日常管理對于突出礦井,還應做好瓦斯突出預測工作。瓦斯日常管理是預防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。瓦斯日常管理就是建立巡回檢查瓦斯制度,就是要瓦檢員不間斷地下井檢查通風情況和瓦斯的濃度,當發現局部積聚瓦斯問題時。要即時處理。
3.2 監測方法
(1)人工檢測檢查,傳統的使用光干涉瓦斯檢查儀檢查人員必不可減少,每班的瓦斯檢查員不僅是沿一定線路定點定時檢查瓦斯,而且可以沿途對監控設施的完好和使用情況進行檢查,比對光瓦和傳感器數值,最大限度的降低瓦斯濃度超限的幾率。
(2)瓦斯監控系統能夠實現連續監測瓦斯,及時掌握瓦斯濃度的變化,同時也可能為事故應急救援決策和事故調查提供參考依據。人對瓦斯的監測是一個間斷性的過程,有其必然的缺點,而事故發生的特點是一個隨機性與偶然性相結合的統一體,這就決定了單純依靠人來管理瓦斯,顯然不能夠達到控制瓦斯濃度的目的。所以,建立瓦斯監控系統,對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。
3.3 杜絕火源是防止礦井瓦斯爆炸一個基本條件
要認真執行煤礦安全規程,在井下要杜絕一切非生產火源,嚴格管理和限制生產中可能發生的火源、熱源。
1 瓦斯的性質及特點
礦井瓦斯是各種氣體的混合物,其成分是很復雜的,它含有甲烷、二氧化碳、氮和數量不等的重烴以及微量的稀有氣體等,但主要成分是甲烷。因此,習慣上所說的礦井瓦斯就是指甲烷而言。
1.1瓦斯(通常指甲烷CH4)是一種無色、無味、無臭的氣體、在標準狀態(溫度為0℃、大氣壓力為101325Pa)下,瓦斯密度為0.7168Kkg/m3,相對密度為0.554。由于瓦斯較輕,故常積聚在巷道的頂部、上山掘進面及頂板冒落空洞中。
1.2瓦斯微溶于水,在20℃、101.3kPa條件下,溶解度為3.5L/100L水。瓦斯的擴散性很強,擴散速度是空氣的1.34倍,會很快的在空氣中擴散。
1.3 瓦斯本身無毒,但不能供人呼吸。瓦斯不助燃,但與空氣混合達到一定濃度后,遇到高溫火焰時能夠燃燒或爆炸。
1.4 礦井瓦斯是成煤過程中的一種伴生產物。古代植物遺體在形成泥炭過程中,由于厭氧菌的作用,植物的纖維質破分解、發酵,逐漸生成腐植酸和瀝青質,同時生成瓦斯;此后,在煤的炭化變質過程中,隨著化學成分和結構的變化,泥炭轉變成褐煤、煙煤和無煙煤,同時繼續有大量瓦斯伴隨生成。在長期的地質年代里,由于地層變動造成的斷裂和裂隙,部分瓦斯逸散到大氣中去,另一部分則被保存在煤體和圍巖之中。
2 礦井瓦斯主要危害
礦井瓦斯是一種有害氣體。當井下空氣中瓦斯濃度較高時,會相對地降低空氣中的氧氣濃度,使人窒息;另外,當瓦斯與空氣混合達到一定濃度時,遇火就能燃燒或爆炸,嚴重影響和威脅礦井生產安全,一旦形成災害事故,會給國家財產和職工生命造成巨大損失;瓦斯是礦井六大自然災害之首。
2.1 瓦斯爆炸的危害主要表現在以下5個方面。
2.1.1 爆炸產生高溫
試驗研究表明,當瓦斯濃度為9.5%時,爆炸產生的瞬間溫度可達1850~2650℃。這樣高的溫度,不僅會燒傷人員、燒壞設備及燒壞煤炭資源,還可能點燃木材、支架和煤塵,引起井下火災和煤塵爆炸事故,擴大災情。
2.1.2 爆炸產生高壓
經實驗和理論計算,瓦斯爆炸后的氣體壓力是爆炸前的7~10倍。氣體壓力的驟然增大,將形成強大的沖擊波(每秒幾百米或幾千米)向前沖擊,從而推倒支架、損壞設備、使巷道或工作面頂板坍塌和人員傷亡,使礦井遭受嚴重破壞。
2.1.3 爆炸產生大量有害氣體
瓦斯爆炸后,不僅氧減少而且會產生大量有害氣體。據分析,瓦斯爆炸后的氣體為:O26%~10%、N282%~88%、CO28~4%、C04%~2%。而當空氣中一氧化碳濃度達到0.4%時,人就會中毒死亡;當氧氣濃度減少到10%~12%時,人就會失去知覺窒息而死。統計表明,在瓦斯、煤塵爆炸事故中,死于一氧化碳中毒的人占總死亡人數的70%以上。因此,強調入井人員佩帶自救器是非常必要的。
2.1.4 爆炸產生正向沖擊
瓦斯爆炸產生的高溫、高壓使爆源附近的氣體以極大的速度向四周擴散,在所經過的路程上形成威力巨大的沖擊波現象,稱為正向沖擊(也稱進程沖擊)。正向沖擊由于是高溫、高壓氣流,因此,能造成人員傷亡、巷道和設施破壞,還能揚起大量煤塵使之參與爆炸,從而造成更大的破壞,還可點燃坑木或其他可燃物而引起火災。
3 控制瓦斯爆炸事故的技術措施
瓦斯爆炸事故的防治可分為預防爆炸和抑制爆炸
3.1 優化通風網絡及通風系統,防治瓦斯積聚,進行瓦斯抽放,加強瓦斯濃度和火源監測,防止點火源的出現等。
3.2 抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內,從而減少人員傷亡和災害事故所造成的損失。
3.3 加強通風管理,使井下各地點瓦斯濃度都不超過規定,是防止瓦斯積聚、爆炸的一項極為重要的和有效的措施:
3.1.1建立合理、完善的通風系統要做到穩定、連續的向井下所有用風地點供風,并保持足夠風量。
3.1.2實行分區通風各水平、各采區(面)都要有單獨的回風道,使污濁風流直接進入采區回風道或礦井總回風道,而不得串入其他釆掘工作面。
3.1.3及時建筑和管理好通風構筑物對風門、風橋、擋風墻、凋節風窗等,要保證規格質量,并應經常檢查維修,以保持完好,還應根據需要,及時調量。
3.1.4加強局部通風管理,掘進工作面采取壓入式通風,風筒出口按規定接到工作面,及時沖淡瓦斯的涌出。
3.4 調整通風系統, 巷道貫通后要及時調整通風系統,嚴防風流短路或風量不足引起瓦斯積聚。加強和搞好礦井瓦斯管理是防止瓦斯爆炸的關鍵環節,必須做到以下幾點:
3.4.1建全機構,完善制度,要有適應通風瓦斯管理要求的組織機構和一支專業隊伍,配足瓦斯檢查人員;還必須建立一套較完善的瓦斯檢查與管理制度及相應的獎懲規定,并認真執行。
3.4.2強化現場瓦斯檢查,要求瓦斯員在低瓦斯礦井中,每班至少檢查2次,高瓦斯礦井中每班至少3次檢查,有煤與瓦斯突出危險的采堀工作面及瓦斯涌出較大、變化異常的采掘工作面,必須有專人經常檢查,并安設甲烷斷電儀。 防止和及時發現、處理局部瓦斯積聚,嚴禁超限作業。
3.4.3嚴格執行區域巡回檢查瓦斯和檢查次數的規定;控制各處風流瓦斯濃度及超限時必須采取相應措施的規定;停電檢修或臨時停工停風必須采取排放瓦斯措施的規定;“一炮三檢”、“三人連鎖放炮”和巷道貫通以及盲巷管理的規定等都必須嚴格遵守。
3.5隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障,當瓦斯爆炸發生后,依靠預先設置的裝置可以阻止爆炸的傳播,限制火焰的傳播范圍,主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
3.5.1被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便,因而得到了廣泛的使用,其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。
3.5.2自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器,在爆炸發生時探測爆炸波,及時將預先放置的水、巖粉、N2 . CO2等噴灑到巷道中,從而達到抑制爆炸火焰傳播的目的。如ZGB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑,能將爆炸限制在距爆源40-60m之內;YBW-1型無電源觸發式抑爆裝置,適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產氣式抑爆裝置采用實時產氣原理,當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時,觸發氣體發生器快速產生的高壓氣體噴灑消焰劑,抑制火焰的傳播。
4 結束語
中圖分類號:TD712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)04(b)-0095-01
目前,我國煤礦企業中均通過機械化進行采礦的生產,在現代的采煤生產中綜掘屬于比較重要的生產設施,該設備主要是構建自動化工作面輔助采礦設施進行采礦作業,能夠將陳舊的的采煤工藝中存在不足之處明顯的改變,促進開采煤礦的質量以及產量得到有效的提高[1]。通過在長期的在煤礦開采工作中較為廣泛的應用挖掘工作發現,在進行采礦綜掘工作中瓦斯爆炸仍然屬于比較常見的一種安全事故,因此,煤礦企業應該構建一些比較且有效的控制防止策略,為采礦生產活動構建較為穩定安全的環境。
1 預防與治理煤礦綜掘工作面瓦斯的要點
通過分析煤炭企業過往開采利用資源的相關資料發現,因為在開發過程中受到工藝、技術以及設備等方面的影響,煤礦企業的生產情況經常達不到理想中的經濟利潤。在煤礦企業機械化生產中綜掘機有著非常重要的作用,該生產機械能夠綜合進行運煤、裝巖以及掘進等工作,促進綜掘機在煤礦內進行挖掘施工的進度獲得較快的提高。但就算是通過較為先進的綜掘機設備進行生產開采活動,在實際的開采過程中還是經常出現瓦斯爆炸等安全事故,為了使這種安全事故得到全面防范,則需要找到導致瓦斯出現爆炸情況的原因,并且針對性的采取一些防治措施,其中主要有幾個方面。
1.1 煤礦中的可燃物質
一般煤礦內出現瓦斯爆炸等情況都會帶來不同方面的危害,為了盡可能的降低危害,應該禁止在煤礦內存放一些容易燃燒的物質,從根本上避免出現燃燒范圍更大。具體可以采取以下措施:將采掘完成的原煤在最快的時間內運輸到煤礦外面,防止堆積過多的原煤在礦井內會導致發生燃燒的危害;另外,將采煤過程中出現的廢棄物在最快的時間內清理,避免廢棄物變成導致瓦斯爆炸的因素。同時,應該將煤礦開采工作人員生產的積極性全面的調動,在綜合自動化挖掘機器進行作業時通過全方位的落實安全生產的思想[2]。如果在生產過程中發現一些可能會導致危險的因素,那么則要立即采取相應的對策,創造較為穩定安全的環境促進采礦生產作業的快速進行。
1.2 引火的溫度
導致瓦斯爆炸最重要的一個原因是引火的問題,一般情況下是指瓦斯點燃時的所需的最低溫度。通過分析相關試驗的結果得知,一般達到600℃~700℃時則是引火的溫度,而采用綜合自動化挖掘機械進行煤礦開采工作時是這種溫度的情況時,則會導致較為劇烈的爆炸或者燃燒等情況。分析采礦生產活動的實際情況,一般煤礦企業在進行開采作業時基本上沒有滿足500 ℃的溫度條件,與瓦斯氣體自身的濃度有著比較大的相關性。一般在空氣中含有瓦斯的量超過12%過后則會較為容易出現安全隱患,因此,應該合理的控制煤礦開采工作時瓦斯的濃度。
1.3 瓦斯濃度
導致煤礦開采工作中瓦斯出現爆炸等安全隱患的因素中瓦斯的濃度是比較重要的原因,特別是煤礦內瓦斯的濃度高于相關的規范標準,則會出現瓦斯爆炸等情況。例如,瓦斯的濃度沒有超過5%,遇到火苗等物質不會出現爆炸的情況,一旦受到火焰的包圍出現燃燒層等,同時煤礦內瓦斯的濃度超過9.5%以上,煤礦內的瓦斯爆炸則會出現較大的危害[3]。
1.4 煤礦內氧氣濃度
一旦煤礦內的氧氣超過相關的標準時,遇到具有燃燒性質的物體同樣會出現瓦斯爆炸的情況。瓦斯爆炸的可能會隨著降低煤礦內氧氣的濃度而縮小,如果煤礦內瓦斯的濃度不超過15%時,則不會發生瓦斯爆炸的安全事故。這樣的現象在很大程度上影響到火區在井下密封的狀態,通常火區處于密封的狀態時同樣存在著一定的火源以及瓦斯,因此,一定要采取相應措施嚴格的控制礦井內瓦斯的濃度,從根本上避免出現瓦斯爆炸的情況。例如,采礦工作人員不定期的在火區密封區進行環境出現,確保煤礦內氧氣的成分能夠控制在合理的范圍內。
2 嚴格控制發生瓦斯爆炸事故的對策
2.1 煤礦內需要優化通風
煤礦企業在進行礦井開采生產工作是具有良好的通風系統有著非常重要的作用,通過相應的措施改善礦井內的通風系統可以促進空氣的流通情況得到一定的改變,從根本上杜絕由于有著過高的氣體濃度而出現瓦斯爆炸的情況。礦井內進行優化同分處理具體是改變礦井在生產過程中的通風情況,同時將瓦斯的濃度嚴格的控制在一定的范圍內[4]。
2.2 礦井內杜絕出現火源
根據國家下發安全標準的相關文件得知,采用綜合自動化挖掘機械進行開發煤礦的過程中杜絕有火源存在,避免發生瓦斯爆炸的安全事故。另外,如果不是生產需要的火源,嚴禁帶入礦井的施工現場,例如施工人員身上有火柴、在礦井內吸煙等。
2.3 加大煤礦安全檢查的力度
隨著我國煤礦行業的快速發展,在煤礦行業的實際生產是依靠安全生產為主要指導,煤礦企業在進行生產過程中應該要積極的做好安全檢查的工作,確保能夠推動煤礦企業的快速發展,給煤炭企業帶來較為客觀的經濟利潤。
3 結語
總而言之,我國工業經濟發展中煤礦產業的發展有著至關重要的作用,煤礦產業不僅可以提供大量的資源與物質給不同的行業的發展,同時還能夠與現代社會生產的具體需求互相符合。新時期煤礦企業的開采活動中綜合自動化挖掘機器有著非常重要的作用,自動化挖掘機械能夠綜合進行篩選、運輸以及挖進等不同方面的工作,給煤礦采掘作業奠定了一定的基礎。根據分析煤礦企業采用綜合自動挖掘機械進行開采活動中存在的瓦斯爆炸危害的可能,企業應該構建一些防治對策,給開采煤礦的工作創造可靠安全的環境,促進煤礦企業獲得更加快速的發展。
參考文獻
[1] 張蜀疆,孫明兵.淺析我國煤礦瓦斯爆炸的原因及防治措施[J].中小企業管理與科技(下旬刊),2009,12(8):124-125.
1煤礦安全生產現狀
我國煤炭行業大多是井工開采,開采過程中面臨著瓦斯、水害、火災等自然災害的影響,而瓦斯是“五大災害”之最。近一個時期,國家采取了一系列重大舉措,煤炭行業安全生產狀況總體上呈現出相對穩定、趨于好轉的發展態勢。但由于我國煤礦安全生產基礎比較薄弱,煤礦安全生產形勢依然嚴峻,煤礦安全生產重(特)大事故時有發生,尤其是瓦斯事故。本文從瓦斯性質、危害、爆炸條件作手,歸納分析了煤礦瓦斯爆炸的預防措施。
2 瓦斯性質、危害及其爆炸條件
2.1瓦斯性質
礦井瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷(CH4)為主的有害氣體,有時單獨指甲烷(沼氣),煤礦井下的瓦斯來自煤層和煤系地層,它主要是腐植型有機物在成煤過程中生成的氣體。
瓦斯是無色、無味、無臭、可以燃燒和爆炸的氣體,難溶于水,易于擴散,滲透能力是空氣的1.6倍,瓦斯較空氣輕,通常是積聚在巷道的上部及高頂處,不助燃也不能維持呼吸,能使人因缺氧而窒息,并能發生燃燒或爆炸。是煤礦的主要災害之一。
2.2瓦斯危害
礦井瓦斯的危害主要有:一是燃燒,引起礦井火災;二是爆炸,產生高溫沖擊波和大量有毒有害氣體,導致礦毀人亡;三是濃度過高會導致人員窒息,甚至死亡;四是煤(巖)與瓦斯突出會摧毀、堵塞巷道、甚至引起人員窒息死亡、瓦斯(煤塵)爆炸。
2.3瓦斯爆炸的條件
一是瓦斯空氣混合氣體中氧氣體積分數達到12%以上;二是在正常條件下的弱火源點然時,瓦斯空氣混合氣體中瓦斯爆炸范圍為5%至12%,最佳爆炸體積分數為9.5%左右,在強火源引爆時,瓦斯爆炸的范圍顯著擴大,最佳爆炸體積分數為8.5%~10%左右,當混合氣體混入其他爆炸性氣體時,瓦斯爆炸的下限會降低;三是遇到明火,點火溫度達到650度以上。
3預防措施
3.1防止瓦斯集聚
局部地點的瓦斯濃度達到2%,體積達到0.5m3就是瓦斯集聚。而防止瓦斯集聚的根本措施就是加強通風。
(1)必須嚴格加強礦井的通風管理,定期測風、合理分風,確保井下各用風地點有合理的風量。嚴防瓦斯超限和瓦斯集聚。
(2)礦井必須采用機械通風,必須保證主要通風機連續運轉,配備同等能力的備用風機,并能保證備用風機能在10min內啟動,以免礦井因停風而造成瓦斯集聚。
(3)加強對局部通風機的管理,嚴禁任意開停,設備檢修,停電、停風要有計劃。避免掘進工作面因停電、停風而造成掘進工作面瓦斯集聚。
(4)采掘面要按需分風,通風巷道要及時維護,確保通風順暢,嚴禁單臺局扇多頭供風,風筒出口距工作面符合規定等,以防止采掘面因風量小、風速低而導致瓦斯集聚。
(5)嚴格按工程質量要求構筑風門、風橋、調節風窗、檔風強等通風設施,合理設置通風構筑物,嚴禁自然通風、括散通風、無回風道獨眼井以及不符合規定的串聯通風等不合理通風,避免瓦斯集聚。
(6)采空區和盲巷往往積存有大量高體積分數瓦斯,在氣壓變化或冒頂時使其涌出或突然壓出而造成瓦斯事故,所以對采空區和盲巷要及時密閉。
(7)采煤工作面上隅角因風速低、風量不足,容易形成瓦斯集聚,可采取設置風障;引射器抽排;采用專門排放瓦斯巷道等措施,用上述方法不能解決時,必須采取瓦斯抽放。
(8)采煤機附近的瓦斯集聚,可采用水力引射器或環隙式向機組局部送風方式以防瓦斯集聚。
(9)當瓦斯涌出量過大,采用通風方法不合理時,必須因地制宜地采取瓦斯抽放,并設法提高瓦斯抽放率,符合《瓦斯抽采達標暫行規定》要求。
3.2防止瓦斯引燃火源措施
(1)嚴格入井檢身,嚴禁攜帶煙草和點火物品入井;井口房、風機房和瓦斯抽放泵房20m范圍內,不得有明火,井下嚴禁使用燈泡和火爐取暖;礦燈應保持完好,井下嚴禁拆開、敲打和撞擊礦燈;井下和井口房內不得從事電焊、氣焊和噴燈焊接等工作,如果必須在井下主要硐室、主要進風井巷和井口房內進行電焊、氣焊和噴燈焊接等工作,必須制定安全技術措施并符合《規程》規定;采空區和盲巷要及時密閉,密閉要符合工程質量要求,嚴格井下火區管理。
(2)井下爆破作業,必須使用煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷管并符合《煤礦安全規程》規定;打眼、裝藥、封泥和放炮必須嚴格按照爆破說明書進行,爆破說明書必須符合《煤礦安全規程》要求;嚴禁采用糊炮或明火放炮,嚴禁用炮崩落卡在溜煤眼中的煤、矸。以免放炮產生火花而引燃瓦斯。
(3)防止撞擊、摩擦火花的主要措施有:在摩擦發熱的部件上安設過熱保護裝置和溫度檢測報警斷電裝置;使用難引火性合金工具;采煤機截齒避免截割堅硬夾石或硫化鐵夾層;鏈板運輸機的液壓聯軸節,必須按規定注油;易溶合金塞溶化后,必須立即排除故障,進行更換。
(4)防止電器火花的措施主要有:井下電器設備的選用,應符合《規程》要求,井下不得帶電檢修、搬遷電器設備;井下供電應做到:無雞爪子、羊尾巴和明接頭;有過電流和漏電保護,有螺絲和彈簧墊,有密封圈和擋板,接地裝置符合要求;電纜懸掛整齊,設備硐室清潔整齊;防護裝置全,絕緣用具全,圖紙資料全,煤電鉆要有綜合保護,局部風機實行風電、瓦電閉鎖。
4 結語
只要我們根據瓦斯的來源,嚴格按法律、法規、規章和標準要求進行分源治理,掌握瓦斯爆炸發生和發展規律并采取有效的防治措施,瓦斯爆炸事故是可控可防的。
參考文獻:
1、礦井瓦斯事故防治措施
1.1建立瓦斯安全管理機制瓦斯是導致瓦斯爆炸事故發生的物質源,作為引發事故的主要物質因素而存在,為了預防和控制瓦斯爆炸事故的發生,實現安全系統工程中的本質安全,做好瓦斯安全管理工作是控制瓦斯爆炸事故的重要前提。首先,消除瓦斯爆炸的物質危險源。最大限度地抽放瓦斯,抽出開采煤層、鄰近煤層和采空區等瓦斯源中的瓦斯,減少井下瓦斯涌出量,是提前預防和控制瓦斯事故的根本措施,可實現瓦斯環境中采煤本質上的安全。對于局部聚集的瓦斯,可采用隔離法、分支通風法、引風法等措施來隔離或者吹散巷道內聚集的瓦斯,保障生產安全。其次,建立健全可靠的通風系統。強化通風的安全管理,保證整個礦井和井下各個工作面上都有足夠的風量,有效、穩定和連續不斷,保持足夠的風速,足以用來稀釋工作面的瓦斯和驅散涌出的瓦斯,這是防止瓦斯聚積含量超限,避免瓦斯爆炸事故發生最根本和最有效的措施。因此,要求礦井必須擁有完善的通風系統,按要求為井下提供足夠的風量。最后,建立礦井瓦斯監測系統。配置安全技術裝備供瓦斯檢測人員對整個礦井井下的瓦斯含量進行監測,每次監測都要如實地反映出現場的瓦斯變化情況,并將監測結果及時填寫在記錄本和瓦斯日報表上,通知現場工作人員。如果有瓦斯積聚超限的異常狀況,應及時采取措施,使之達到安全要求,真正做到及時發現及時改變,杜絕瓦斯事故的發生。
1.2建立火源安全管理機制
引爆火源的特征源主要有電氣火花、放炮火源、摩擦撞擊、吸煙明火等,火源安全管理應包括明火、電火花、放炮火花等的管理。因此,應從以下四方面加強管理:
(1)加強礦井用電安全管理。用于井下的電氣設備必須進行防爆檢測,合格后才能使用;井下電纜接頭不準留有明接頭,對電纜經常檢查,防止漏電,設置漏電保護器;礦燈必須經檢驗合格后方可使用,如在井下發生損壞,嚴禁在井下打開電池盒或自行修理。
(2)加強礦井用火安全管理。嚴禁在井下吸煙和生火取暖。瓦斯泵房及附近20 m以內不許存在明火。在井下不準進行電焊和氣焊等焊接作業,如確實需要則必須嚴格執行報批手續。
(3)加強井下放炮的安全管理。井下作業時要對火藥和雷管進行嚴格管理,實行審批使用程序。嚴禁簡化放炮程序、放明炮及明電放炮、多母線放炮、違規填充炮泥、反向爆破、一次裝藥多次爆破、使用巖石炸藥爆破等。
(4)加強摩擦撞擊的安全管理。
2、建立瓦斯預防制度
中圖分類號:TD712 文獻標識碼:A 文章編號:
在煤炭開采過程中,瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災、透水、頂板冒落等多種災害事故時有發生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大,從每年的事故統計中來看,煤礦發生一次死亡10人以上的特大事故中,絕大多數是由于瓦斯爆炸,為此,瓦斯稱為煤礦災害之王。因此,分析瓦斯爆炸原因,制訂防治對策,顯得特別重要。
1瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特點
根據多年對煤礦瓦斯爆炸事故統計分析,可以發現有如下一些特點:①瓦斯爆炸多為大事故;②事故地點多發生在采煤與掘進工作面;③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大;④多為火花引爆;⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發生;⑥瓦斯爆炸多發生在鄉鎮煤礦。
1.2事故原因分析
煤礦發生瓦斯爆炸事故與許多因素有關,但總的來說,主要與自然因素、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關,發生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導致的。
(1)煤礦開采條件差
我國煤礦井下開采條件普遍較差,據統計,2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定,其中高瓦斯礦井160處,低瓦斯礦井298處,煤與瓦斯突出礦井122處;有自然發火礦井372處,占64%,有煤塵爆炸危險礦井427處,占73.16%。
(2)瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多,但主要有通風系統不合理和局部通風管理不善是瓦斯積聚的主要原因。造成供風地點風量不足,而引起瓦斯積聚;有2起事故主要是因停電停風而引起瓦斯積聚;有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
(3)引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有:爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設備產生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。
(4)裝備不足、管理不落實
礦井安全裝備配置不足,“先抽后采,監測監控,以風定產”方針未得到完全落實。但因傳感器數量不足、安裝位置不對、顯示器不顯示數據等問題,不能有效發揮其應有的作用。此外鄉鎮煤礦發生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統或抽放系統不能有效運行。
(5)管理水平低
許多事故分析發現,但未引起重視,最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此,管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產非常重要。
(6)企業技術管理薄弱
一些煤礦企業由于采煤方法落后,引起礦井采掘布置不合理,通風系統不完善,此外,作業規程編制不符合實際,針對性不強,給安全生產帶來了嚴重隱患。
2控制瓦斯爆炸事故的技術措施
瓦斯爆炸事故的防治可分為預防爆炸和抑制爆炸。預防爆炸主要有:優化通風網絡及通風系統,防治瓦斯積聚,加強瓦斯濃度和火源監測;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內,從而減少人員傷亡和災害事故所造成的損失。
2. 1瓦斯爆炸事故的預防措施
(1)煤礦瓦斯抽放技術
①我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井數的46%。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施,保護大氣環境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發電取得了可觀的經濟效益和社會效益。
②為提高瓦斯抽放率,目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術,研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術、造穴技術和封孔技術;開發新的瓦斯抽放技術及設備。
③煤礦瓦斯治理也應該與煤層氣產業化緊密結合起來。
④利用多分支羽狀適用技術,解決低滲煤層瓦斯治理問題,以提高抽采率。
(2)礦井瓦斯濃度及火源監測技術
礦井瓦斯濃度及火源的實時自動監測對于防止瓦斯爆炸非常重要,已有多個礦井安裝了礦井安全綜合監控系統,并具有如下功能:①礦井環境和工況參數實時監控;②主要通風機在線監測;③巷道火災實時監測;④礦井瓦斯抽放實時監測;⑤沖擊地壓實時監測;⑥煤與瓦斯突出實時監測;⑦煤層自然發火實時監測等多種功能。監控系統的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平,防止了許多事故的發生。
(3)井下火源防治
除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗,還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現,采用風電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理,消除引爆瓦斯的火源。
(4)優化通風網絡及通風系統
合理可靠的通風系統是防止瓦斯事故和控制災害擴大的重要措施,為此,瓦斯防治工程與采掘工程,必須同時設計,超前施工,同時投入使用。
2.2隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障,當瓦斯爆炸發生后,依靠預先設置的裝置可以阻止爆炸的傳播,限制火焰的傳播范圍,主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
(1)被動式隔爆棚
隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便,因而得到了廣泛的使用,目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚,具有適應性強,安裝、拆卸和移動方便的特點。
(2)自動式抑爆裝置
使用壓力或溫度傳感器,在爆炸發生時探測爆炸波,從而達到抑制爆炸火焰傳播的目的。YBW-1型無電源觸發式抑爆裝置,適合安裝在距爆源 20~45m的巷道中。
3結 論
瓦斯爆炸事故的防治是煤礦安全工作的一個系統工程,除了完善可靠的安全裝備和采取有效的措施外,還應加強安全管理和安全監督,重視員工安全意識的培養。只有把安全放在首位,認真落實瓦斯治理的“十二字”方針,健全各項規章制度,合理加大安全投入,瓦斯爆炸事故及其他災害事故才能大幅度地減少,煤礦的安全狀況才能得到根本好轉。
參考文獻:
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作者簡介:李波,2010年畢業于安徽理工大學能源與安全學院安全工程專業,本科學歷。現為新集二礦通防辦工程師,主要從事防突及瓦斯治理技術管理工作。
參考文獻:
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中圖分類號:TD712 文章編號:1009-2374(2015)08- DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.
1 概述
煤炭資源是我國第一大能源,其使用量占我國目前一次能源消費量70%左右,據統計,2013年我國的煤炭年產量已經達到了37億。但是隨著煤炭產量的逐漸提高,相關事故的發生率也在逐年增加,如煤礦透水、冒頂、火災以及瓦斯爆炸等。其中,瓦斯爆炸是最為嚴重的災難事故,它造成的人員傷亡數最多,經濟損失最大,社會影響最惡劣。據不完全統計,僅2013年,我國發生的瓦斯爆炸事故多達189起,死亡總人數接近1500人。因此,采用有效的措施來評價煤礦瓦斯爆炸風險,對于遏止瓦斯爆炸事故和安全生產具有重要的現實意義。
2 瓦斯爆炸危險源及風險評價指標
2.1 煤礦瓦斯爆炸危險源理論
對瓦斯爆炸危險源的研究最早始于20世紀70年代的英國,由專門的技術咨詢委員會負責執行。對于瓦斯爆炸危險源的辨識是保證煤礦安全工作的前提與關鍵,也是整個系統風險評價的第一步,其優點是可應用于復雜系統的辨識且快速高效。辨別危險源要確定哪些是潛在發生事故的危險因素,通常采用經驗分析預測法和理論分析法兩種方法來進行辨別。所謂的經驗分析法就是根據已經發生過的事故案例,通過查找其觸發因素找出基于現實條件下的危險源;理論分析法就是采用數學模型的方法,預測系統內尚未發生的事故,反推其發生原因,找出其觸發因素及潛在的危險源。在本文中,主要采用理論分析法來辨別危險源。
2.2 煤礦瓦斯爆炸危險源辨識方法
根據危險源在事故中起到的作用,我國研究者提出了三類危險源理論,即瓦斯爆炸事故具有第一類、第二類和第三類危險源。第一類危險源:根據傳統的能量釋放理論,我們認為爆炸事故是危險物質或能量意外釋放的一種形式,它可能造成過量的能量作用于人體或者是釋放出干擾人體和外界自然能量交換的物質,這些就是造成人身傷害的直接原因。第二類危險源:為了防止能量的意外釋放而導致的限制能量措施的破壞失衡的各種因素稱之為第二類危險源。第三類危險源是一種主觀的危險源,是由于組織者的安全管理決策上的失誤以及一些不安全的行為從而造成了系統的失衡而導致的,這類危險源是一種隱藏的危險源,不易辨識。這三種危險源是息息相關的,第一類危險源在事故中會釋放出大量的能量,是導致人員傷亡以及財產損失的主體因素,直接決定著事故的嚴重程度;第二類危險源的出現是第一類危險源事故的產生的必要條件,其難易程度決定了事故發生的可能性的大小;第三類危險源的出現又增加了人們辨別前兩類危險源的難度。
瓦斯爆炸的危險源存在著以下特點:動態性。在煤礦開采過程中,隨著生產過程的進行,對象和環境不斷的更新,連續送入工作空間的新風對瓦斯的稀釋是非均勻性的,具有動態特征;非線性。整個瓦斯爆炸危險源系統是一個非常復雜的非線性體系,火源和瓦斯的濃度聚集具有相當大的偶然性,瓦斯聚集的形成變化是非線性的,濃度變化具有隨機性,瓦斯和空氣的混合有可能是由于瓦斯的長時間積聚,也有可能是瓦斯無規律的大量噴涌而造成;評價單元的復雜性。主要難點在于復雜系統的評價單元的劃分,單元內的瓦斯濃度不僅和開采技術、煤礦性質、工作空間狀態等有關,還和井下通風系統有關。
綜合上述觀點和瓦斯爆炸危險源的特點,容易看出這種三類危險源的分類方法可以全面反映危險存在的原因和根源,為從多角度多方面來辨識、評價、管理控制危險源提供了強有力的工具。
2.3 煤礦瓦斯爆炸危險源概述
瓦斯是一種煤層氣,其主要成分為甲烷,主要吸附在于圍巖或者煤體中。當甲烷和空氣以一定比例混合時,如果附近有火種,則兩者之間會發生猛烈的氧還原反應并伴隨強烈的力學沖擊,存在著爆炸的危險。因此,瓦斯濃度達到一定限度,存在高溫、火源以及氧氣充足是瓦斯爆炸的三個必須條件。
當瓦斯的濃度累計到一定范圍時,遇到火源才會發生爆炸,這個臨界濃度稱之為瓦斯的爆炸界限,據研究,這個爆炸界限為5%~16%。如果瓦斯濃度低于5%,遇到火源時不會爆炸,只會產生一層明顯的燃燒層;瓦斯濃度為9%時,爆炸性最強;瓦斯濃度高于16%時,則失去爆炸性,但是遇到明火會發生燃燒。這一爆炸界限并不是恒定的,它還受壓力,溫度,以及氣體組分的影響。瓦斯的著火溫度為650℃~750℃,受瓦斯的相對濃度、火源性質以及氣壓的影響。另外環境中的氧氣濃度達到12%時,瓦斯與空氣混合氣體才會發生爆炸。因此,在開啟封閉區域的時需要格外慎重,必須在火種完全熄滅后才能打開,防止新鮮空氣的進入導致瓦斯爆炸。因此,通過分析我們得出,瓦斯爆炸事故危險源模型與下述的五種因素緊密相關:(1)固有的瓦斯危險源,瓦斯涌入量(第一類危險源);(2)引燃瓦斯的火源(誘發危險源,第二類危險源);(3)環境中的氧氣濃度達到12%(誘發危險源,第二類危險源);(4)瓦斯濃度處于爆炸的極限范圍內(誘發危險源,第二類危險源);(5)人為的管理缺陷,制度缺失(第三類危險源)。
一般來說,絕大多數瓦斯爆炸事故只有在這五種因素同時存在并且相互作用時才有可能發生。采用這種因素分析方法模型,能夠準確地描述事故的過程,迅速地確定事故的發生原因。
3 瓦斯爆炸危險源風險評價體系的建立
建立瓦斯爆炸危險源風險評價體系有以下原則:(1)理論性原則。根據危險源理論分析得到的指標,必須和實際工況相聯,真實地反映爆炸事故的特征;(2)明確性原則。指標的概念必須要明確,明確指標的范圍;(3)層次性原則。各指標之間需要有明確的從屬關系和相互作用關系,具有明晰的層級結構,更好地反映系統風險評價功能;(4)適用性原則。建立評價體系時要結合不同地區的實際情況和特征進行評價。
根據事故發生理論可知,人、機器和環境這三個必需的要素只有在同一時空中兩兩相交的時候才有可能發生事故,圖1所示為瓦斯爆炸人-機-環境系統,有三種危險因素,圖中兩個圓交叉的部分為事故較易發生區,三個圓的交叉部分為事故高發頻率區。
圖1 瓦斯爆炸的人、機、環境系統示意圖
為了研究煤礦瓦斯事故爆炸的危險性,尋找整個運行系統的薄弱環節從而進一步提高系統安全性,我們在遵守危險源風險評價體系建立原則的基礎上,充分考慮瓦斯爆炸“人-機-環境”這一特點,初步建立了重大危險源風險評價模型并將其應用于實踐。
重大危險源風險評價模型方程。本文根據煤礦瓦斯的爆炸特點和對以往事故的分析,參考其他行業的評估方法,提出了一個簡化的風險評價模型。
H=K*D/6000 (1)
式1中H為系統危險源總的風險度,0
其中:
K=(P1+P2+P3)/3 (2)
P1,P2,P3分別為人,機器和環境的不安全系數。
D=L*E*C (3)
L為事故發生的可能概率,E為作業場所的人口密度,C為預估的事故嚴重度
上述公式中的所有參數都可以在相應的國標中查出。該方法簡便易行,分析簡單,具有較強的實際操作意義。
4 相關案例分析
某礦區發生特大瓦斯爆炸事故,作業人員64人,死亡52人,受傷12人中重傷2人,直接經濟損失200萬。勘測得瓦斯涌出量為1.9cm3/min,濃度達到10%以上。勘測得事故原因為相關人員違章操作拉出電線,電火花引起了瓦斯爆炸。
根據我國相關國標的規定,可以得到可能發生事故的概率L=10,作業場所人口密度E=6,事故嚴重度C=100,計算得到D=6000,查找相關規定,屬于極其危險的級別,企業應該停產整頓。
由經驗可以判斷,在本事故中,人、機、環境的不安全情況均比較嚴重,P1、P2、P3均取0.6,則K=0.6。
根據公式1,H=0.6,屬于風險較大的級別,該事故是極其容易發生的。
5 結語
本論文以安全工程學、危險源學說以及相應的事故致因理論為基礎,結合實際情況下煤礦瓦斯爆炸的特點,對如何辨識煤礦瓦斯爆炸危險源進行了探討,提出了評價瓦斯爆炸風險的半定量模型和計算方法,通過實際案例分析證實了其可能性,對于瓦斯爆炸的事前預防具有積極的意義。但是瓦斯爆炸是一種非常復雜的現象,因此該評價模型仍需進一步的完善,從而更好地預測事故可能性,進一步降低瓦斯爆炸造成的經濟損失。
參考文獻
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