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关键词:瓦斯 爆炸 防治 措施
2004年10月20日,河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司(简称郑煤集团公司)大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故,造成148人死亡,32人受伤(其中重伤5人),直接经济损失3935.7万元。大平煤矿隶属于郑煤集团公司,位于登封市与新密市交界处(郑州市西南60 km)。大平煤矿四证(即:采矿许可证、煤炭生产许可证、营业执照、矿长资格证)齐全。1982年开始建井,1986年建成投产。矿井原设计生产能力60万吨/年。2000年至2001年进行了矿井通风系统、提升系统改造,2003年矿井核定生产能力130万吨/年,2004年1-9月份累计生产原煤96万吨。矿井为立井单水平上下山开拓方式,采用抽出式混合通风方式。当时有2个生产采区,2个准备采区,2个掘进采区。布置有2个采煤工作面, 5个煤巷掘进工作面,3个岩巷掘进工作面。 2003年瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井。煤尘具有爆炸性。煤层自燃发火期为2-6个月。井下建立有局部瓦斯抽放系统。矿井安装有KJ90安全监控系统。
一、煤与瓦斯突出事故简况
2004年10月20日22时09分, 21轨道下山岩石掘进工作面(距地表垂深612m)发生特大型延期性煤与瓦斯突出,突出煤岩量为1894 t,瓦斯量约25万m3。当班为掘进班,放炮员领有炸药和雷管,但在事故后清理的现场却没有发现炸药和雷管,即在现场清理突出物过程中没有发现炸药或雷管;专家组与技术组在突出现场勘察时,发现该工作面的炸药箱内没有炸药。说明炸药和雷管已用于放炮。突出的上一班是喷浆班,但据现场勘察,巷道壁锚喷的末端(即图中的锚杆处)到突出孔洞的距离尚有1~1.5 m未锚喷新岩壁,表明这是当班放炮的进尺。
二、瓦斯爆炸事故简况
2004年10月20日22时40分,在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大巷内,架线电机车取电弓与架线的电火花引发瓦斯爆炸。 爆炸波及范围为矿井西翼进风系统,13、15、11、21四个采区和矿井西翼回风系统。
瓦斯爆炸的原因:
1、局部通风设施管理混乱, 21岩石下山回风联络巷堆积物料,并有带有通风口的风墙,加大了突出瓦斯逆流,逆流到西大巷新鲜风流中的瓦斯达到爆炸浓度,由架线电机车取电弓与架线产生的电火花,引发了瓦斯爆炸。
2、瓦斯突出与瓦斯爆炸有31分钟的间隔时间,应急处置措施不当,没有按照事故应急预案要求,对瓦斯波及区域实施停电措施 。
3、技术管理、安全责任不落实,重生产轻安全。
通过以上分析我们不难发现这是一起特大型煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸的责任事故。
三、瓦斯爆炸的条件
我们知道瓦斯爆炸必须同时具备下列三个条件,缺一不可。
(1)瓦斯浓度——瓦斯与空气混合,按体积计算瓦斯浓度达5%~16%时具有爆炸性。
(2)点燃瓦斯的火源——引爆火源温度为650~750℃且火源存在时间大于瓦斯爆炸感应期。
(3)空气中氧气的含量——在空气与瓦斯混合气体中,如果氧气含量低于12%,混合气体就会失去爆炸性。
矿井瓦斯爆炸的防治主要从如下三个方面进行考虑,即防止瓦斯超限与积聚,防止瓦斯引燃和防止瓦斯爆炸事故的扩大。
1、防治瓦斯积聚的措施
1)加强通风管理
通风是防止瓦斯积聚的主要措施。矿井通风要做到有效稳定和连续不断地向井下各用风地点输送足够的新鲜空气,以保证及时排除和冲淡矿井瓦斯和矿尘,使井下各处的瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》的要求,这是防止矿井瓦斯爆炸事故的可靠保证。
2)加强瓦斯检查与检测
井下瓦斯状况的检查和监测是判断和预测井下瓦斯状况、采取防范措施和处理措施的依据;随时检查和监测煤矿井下通风、瓦斯状况是矿井安全管理的主要内容。它可以及时发现瓦斯超限和积聚,从而采区处理措施使事故消灭在萌芽状态。
3)及时处理局部积聚的瓦斯
矿井瓦斯积聚是发生瓦斯事故的物质基础,要及时处理。所谓局部瓦斯积聚是指瓦斯浓度超过2%,其体积超过0.5m3的现象。
生产过程中容易形成局部瓦斯积聚的地点有:采煤工作面的上隅角,顶板冒落的空洞内,综采机、综掘机附近,低风速巷道中的顶板附近,停风的独头,综放工作面放煤口等,及时处理局部瓦斯积聚的瓦斯是日常管理中的重要内容。
4)瓦斯抽放
利用通风的方法,封闭和堵塞不能解决局部瓦斯积聚时,可建立移动式抽放泵站或地面抽放系统。
2、防止瓦斯引燃
防止瓦斯引燃的原则是井下消灭火源,严格管理和控制热源。主要措施有:
1)防止明火。严禁任何人携带引火物下井,井下严禁吸烟;减少漏风,防止煤层自燃发火,加强火区管理;消灭一切高温火源。
2)防止电火花。完善井下电器设备“三大保护”( 过流保护、漏电保护、接地保护);使用防爆性能良好的电器设备;消灭电缆接头的“鸡爪子、羊尾巴和明接头”;检修电气设备不准带电作业;推广使用供电闭锁和超前切断电源的控制设备。
3)防爆破引燃瓦斯。按《规程》有关规定装药爆破,炮眼必须充足炮泥,严禁浅眼、明火爆破和一次装药分次爆破,严格执行“一炮三检”和“三从联锁爆破制度”。
4)防止机械摩擦、冲击火花。禁止使用磨钝的截齿;截槽内喷雾洒水等,随着煤矿机械化成度的不断提高和钢铁化支架的发展,以及提升运输方面的跑车撞车等,防止机械火花显得日益重要。
3、防止瓦斯爆炸事故的扩大
井下一旦发生瓦斯爆炸,应使灾害波及范围局限在尽可能小的区域内,减轻伤害和损失,主要应做好以上工作:
1)编制灾害预防和处理计划
矿井每年初都要编制有针对性的、切实可行的灾害预防和处理计划,每季度根据矿井变化的情况进行修订和补充,并且组织所有入井职工认真学习、贯彻,使每个入井人员都能了解和熟悉一旦发生瓦斯爆炸时的撤出和躲避路线与地点。每年由矿长组织一次实战演习。
2)安设安全装置
①安设防爆门(防爆井盖)。
安装主要通风机的出井口必须安装防爆门(防爆井盖),防爆门(防爆井盖)每6个月检修1次。当井下发生瓦斯爆炸时,爆炸冲击波将防爆门(防爆井盖)冲开释放能量,从而保护主要通风机免遭破坏。
②安设反风设施
生产矿井主要通风机必须装有反风设施,并能在10min内改变巷道中的风流方向;风流方向改变后,主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40%。每季度应至少检查1次反风设施,每年应进行1次反风演习;矿井通风系统有较大变化时,应进行1次反风演习。
③安设隔爆设施
隔爆设施是根据瓦斯或煤尘爆炸时所产生的冲击波与火焰的速度差的原理设计的。爆炸时产生的冲击波在前,可使隔爆设施动作,将随后而来的火焰扑灭、隔住,从而使爆炸范围不再扩大。井下可设置水棚,岩粉棚进行隔爆,我国新进研制出了自动隔爆装置。
④佩戴自救器
【关键词】煤矿瓦斯;爆炸危害;控制措施
1 瓦斯的性质及特点
矿井瓦斯是各种气体的混合物,其成分是很复杂的,它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等,但主要成分是甲烷。因此,习惯上所说的矿井瓦斯就是指甲烷而言。
1.1瓦斯(通常指甲烷CH4)是一种无色、无味、无臭的气体、在标准状态(温度为0℃、大气压力为101325Pa)下,瓦斯密度为0.7168Kkg/m3,相对密度为0.554。由于瓦斯较轻,故常积聚在巷道的顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中。
1.2瓦斯微溶于水,在20℃、101.3kPa条件下,溶解度为3.5L/100L水。瓦斯的扩散性很强,扩散速度是空气的1.34倍,会很快的在空气中扩散。
1.3 瓦斯本身无毒,但不能供人呼吸。瓦斯不助燃,但与空气混合达到一定浓度后,遇到高温火焰时能够燃烧或爆炸。
1.4 矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。古代植物遗体在形成泥炭过程中,由于厌氧菌的作用,植物的纤维质破分解、发酵,逐渐生成腐植酸和沥青质,同时生成瓦斯;此后,在煤的炭化变质过程中,随着化学成分和结构的变化,泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤,同时继续有大量瓦斯伴随生成。在长期的地质年代里,由于地层变动造成的断裂和裂隙,部分瓦斯逸散到大气中去,另一部分则被保存在煤体和围岩之中。
2 矿井瓦斯主要危害
矿井瓦斯是一种有害气体。当井下空气中瓦斯浓度较高时,会相对地降低空气中的氧气浓度,使人窒息;另外,当瓦斯与空气混合达到一定浓度时,遇火就能燃烧或爆炸,严重影响和威胁矿井生产安全,一旦形成灾害事故,会给国家财产和职工生命造成巨大损失;瓦斯是矿井六大自然灾害之首。
2.1 瓦斯爆炸的危害主要表现在以下5个方面。
2.1.1 爆炸产生高温
试验研究表明,当瓦斯浓度为9.5%时,爆炸产生的瞬间温度可达1850~2650℃。这样高的温度,不仅会烧伤人员、烧坏设备及烧坏煤炭资源,还可能点燃木材、支架和煤尘,引起井下火灾和煤尘爆炸事故,扩大灾情。
2.1.2 爆炸产生高压
经实验和理论计算,瓦斯爆炸后的气体压力是爆炸前的7~10倍。气体压力的骤然增大,将形成强大的冲击波(每秒几百米或几千米)向前冲击,从而推倒支架、损坏设备、使巷道或工作面顶板坍塌和人员伤亡,使矿井遭受严重破坏。
2.1.3 爆炸产生大量有害气体
瓦斯爆炸后,不仅氧减少而且会产生大量有害气体。据分析,瓦斯爆炸后的气体为:O26%~10%、N282%~88%、CO28~4%、C04%~2%。而当空气中一氧化碳浓度达到0.4%时,人就会中毒死亡;当氧气浓度减少到10%~12%时,人就会失去知觉窒息而死。统计表明,在瓦斯、煤尘爆炸事故中,死于一氧化碳中毒的人占总死亡人数的70%以上。因此,强调入井人员佩带自救器是非常必要的。
2.1.4 爆炸产生正向冲击
瓦斯爆炸产生的高温、高压使爆源附近的气体以极大的速度向四周扩散,在所经过的路程上形成威力巨大的冲击波现象,称为正向冲击(也称进程冲击)。正向冲击由于是高温、高压气流,因此,能造成人员伤亡、巷道和设施破坏,还能扬起大量煤尘使之参与爆炸,从而造成更大的破坏,还可点燃坑木或其他可燃物而引起火灾。
3 控制瓦斯爆炸事故的技术措施
瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸
3.1 优化通风网络及通风系统,防治瓦斯积聚,进行瓦斯抽放,加强瓦斯浓度和火源监测,防止点火源的出现等。
3.2 抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内,从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。
3.3 加强通风管理,使井下各地点瓦斯浓度都不超过规定,是防止瓦斯积聚、爆炸的一项极为重要的和有效的措施:
3.1.1建立合理、完善的通风系统要做到稳定、连续的向井下所有用风地点供风,并保持足够风量。
3.1.2实行分区通风各水平、各采区(面)都要有单独的回风道,使污浊风流直接进入采区回风道或矿井总回风道,而不得串入其他釆掘工作面。
3.1.3及时建筑和管理好通风构筑物对风门、风桥、挡风墙、凋节风窗等,要保证规格质量,并应经常检查维修,以保持完好,还应根据需要,及时调量。
3.1.4加强局部通风管理,掘进工作面采取压入式通风,风筒出口按规定接到工作面,及时冲淡瓦斯的涌出。
3.4 调整通风系统, 巷道贯通后要及时调整通风系统,严防风流短路或风量不足引起瓦斯积聚。加强和搞好矿井瓦斯管理是防止瓦斯爆炸的关键环节,必须做到以下几点:
3.4.1建全机构,完善制度,要有适应通风瓦斯管理要求的组织机构和一支专业队伍,配足瓦斯检查人员;还必须建立一套较完善的瓦斯检查与管理制度及相应的奖惩规定,并认真执行。
3.4.2强化现场瓦斯检查,要求瓦斯员在低瓦斯矿井中,每班至少检查2次,高瓦斯矿井中每班至少3次检查,有煤与瓦斯突出危险的采堀工作面及瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面,必须有专人经常检查,并安设甲烷断电仪。 防止和及时发现、处理局部瓦斯积聚,严禁超限作业。
3.4.3严格执行区域巡回检查瓦斯和检查次数的规定;控制各处风流瓦斯浓度及超限时必须采取相应措施的规定;停电检修或临时停工停风必须采取排放瓦斯措施的规定;“一炮三检”、“三人连锁放炮”和巷道贯通以及盲巷管理的规定等都必须严格遵守。
3.5隔爆措施
矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障,当瓦斯爆炸发生后,依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播,限制火焰的传播范围,主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。
3.5.1被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安装方便,因而得到了广泛的使用,其中隔爆水袋棚的使用最为广泛。
3.5.2自动式抑爆装置。使用压力或温度传感器,在爆炸发生时探测爆炸波,及时将预先放置的水、岩粉、N2 . CO2等喷洒到巷道中,从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。如ZGB-Y型自动隔爆装置采用高压氮气引射消焰剂,能将爆炸限制在距爆源40-60m之内;YBW-1型无电源触发式抑爆装置,适合安装在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理,当传感器接收到燃烧或爆炸火焰时,触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂,抑制火焰的传播。
4 结束语
瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程,除了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外,还应加强安全管理和安全监督,重视员工安全意识的培养。只有把安全放在首位,认真落实瓦斯治理的“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针,健全各项规章制度,建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯治理工作体系,合理加大安全投入,瓦斯爆炸事故及其它灾害事故才能大幅度地减少,煤矿的安全状况才能得到根本好转。
关键词:煤矿安全;瓦斯事故;瓦斯地质影响因素;事故防治
1、矿井瓦斯事故防治措施
1.1建立瓦斯安全管理机制瓦斯是导致瓦斯爆炸事故发生的物质源,作为引发事故的主要物质因素而存在,为了预防和控制瓦斯爆炸事故的发生,实现安全系统工程中的本质安全,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,消除瓦斯爆炸的物质危险源。最大限度地抽放瓦斯,抽出开采煤层、邻近煤层和采空区等瓦斯源中的瓦斯,减少井下瓦斯涌出量,是提前预防和控制瓦斯事故的根本措施,可实现瓦斯环境中采煤本质上的安全。对于局部聚集的瓦斯,可采用隔离法、分支通风法、引风法等措施来隔离或者吹散巷道内聚集的瓦斯,保障生产安全。其次,建立健全可靠的通风系统。强化通风的安全管理,保证整个矿井和井下各个工作面上都有足够的风量,有效、稳定和连续不断,保持足够的风速,足以用来稀释工作面的瓦斯和驱散涌出的瓦斯,这是防止瓦斯聚积含量超限,避免瓦斯爆炸事故发生最根本和最有效的措施。因此,要求矿井必须拥有完善的通风系统,按要求为井下提供足够的风量。最后,建立矿井瓦斯监测系统。配置安全技术装备供瓦斯检测人员对整个矿井井下的瓦斯含量进行监测,每次监测都要如实地反映出现场的瓦斯变化情况,并将监测结果及时填写在记录本和瓦斯日报表上,通知现场工作人员。如果有瓦斯积聚超限的异常状况,应及时采取措施,使之达到安全要求,真正做到及时发现及时改变,杜绝瓦斯事故的发生。
1.2建立火源安全管理机制
引爆火源的特征源主要有电气火花、放炮火源、摩擦撞击、吸烟明火等,火源安全管理应包括明火、电火花、放炮火花等的管理。因此,应从以下四方面加强管理:
(1)加强矿井用电安全管理。用于井下的电气设备必须进行防爆检测,合格后才能使用;井下电缆接头不准留有明接头,对电缆经常检查,防止漏电,设置漏电保护器;矿灯必须经检验合格后方可使用,如在井下发生损坏,严禁在井下打开电池盒或自行修理。
(2)加强矿井用火安全管理。严禁在井下吸烟和生火取暖。瓦斯泵房及附近20 m以内不许存在明火。在井下不准进行电焊和气焊等焊接作业,如确实需要则必须严格执行报批手续。
(3)加强井下放炮的安全管理。井下作业时要对火药和雷管进行严格管理,实行审批使用程序。严禁简化放炮程序、放明炮及明电放炮、多母线放炮、违规填充炮泥、反向爆破、一次装药多次爆破、使用岩石炸药爆破等。
(4)加强摩擦撞击的安全管理。
2、建立瓦斯预防制度
2.1 加强通风、监控装备投入,确保通风、监控装备完好运行,积极引进新的通风、瓦斯防治技术和瓦斯抽放设备,进行矿井通风技术创新,从源头上防止瓦斯超限。
关键词:瓦斯爆炸;原因分析;控制措施;发展趋势
在煤炭开采过程中,瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、中毒、窒息矿井火灾、透水、顶板冒落等多种灾害事故时有发生。在这些事故中尤以瓦斯爆炸造成的损失最大,从每年的事故统计中来看,煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中,绝大多数是由于瓦斯爆炸,约占特大事故总数的70%左右,为此,瓦斯称为煤矿灾害之王。因此,分析瓦斯爆炸原因,制订防治对策,显得特别重要。
1瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特点
根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析,可以发现有如下一些特点:①瓦斯爆炸多为大事故;②事故地点多发生在采煤与掘进工作面;③瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大;④多为火花引爆;⑤高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生;⑥瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿;⑦基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故多发。
1.2事故原因分析
煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关,但总的来说,主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关,发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的。
1.2.1煤矿开采条件差
我国煤矿井下开采条件普遍较差,据统计,2000年全国国有重点煤矿共有580处矿井进行了瓦斯等级鉴定,其中高瓦斯矿井160处,低瓦斯矿井298处,煤与瓦斯突出矿井122处;有自然发火矿井372处,占64%,有煤尘爆炸危险矿井427处,占73.6%。
1.2.2瓦斯积聚的存在
煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多,但主要有通风系统不合理和局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中,有22起主要是因通风系统不合理,存在风流短路、多次串联和循环风,造成供风地点风量不足,而引起瓦斯积聚;有9起主要是因局部通风机安装位置不当、风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不足,而造成瓦斯积聚;有2起事故主要是因停电停风而引起瓦斯积聚;有1起是盲巷积聚的瓦斯被引爆。
1.2.3引爆火源的存在
煤矿井下引爆瓦斯的火源有:爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。但放炮和电器设备产生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中,有16起是由放炮产生的火花引爆的;有15起事故是由电器设备及电源线电火花引爆的。
1.2.4装备不足、管理不落实
矿井安全装备配置不足,“先抽后采,监测监控,以风定产”方针未得到完全落实。如2005年发生的41起特大瓦斯事故中,有的矿井没有安装瓦斯监控系统或运行不正常,有的矿井虽安装有监控系统,但因传感器数量不足、安装位置不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题,不能有效发挥其应有的作用。此外乡镇煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行,监控系统也不能有效发挥作用。如内蒙古乌海市乌达区巴音赛煤焦有限责任公司某井虽安装了瓦斯监控系统,但在其实际开采区域却并没有瓦斯传感器,而造成特大瓦斯事故的发生,死亡16人。
1.2.5管理水平低
许多事故分析发现,违章操作或管理不当而造成了一些本可避免的事故,但未引起重视,最终酿成特大瓦斯爆炸事故。因此,管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产非常重要。
1.2.6企业技术管理薄弱
一些煤矿企业由于采煤方法落后,引起矿井采掘布置不合理,通风系统不完善,此外,作业规程编制不符合实际,针对性不强,给安全生产带来了严重隐患。
2控制瓦斯爆炸事故的技术措施
瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有:优化通风网络及通风系统,防治瓦斯积聚,进行瓦斯抽放,加强瓦斯浓度和火源监测,防止点火源的出现等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内,从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。
2.1瓦斯爆炸事故的预防措施
2.1.1煤矿瓦斯抽放技术
1)我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施,同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。如皖北煤电集团公司祁东煤矿利用抽放瓦斯进行发电取得了可观的经济效益和社会效益。
2)为提高瓦斯抽放率,目前主要需解决长钻孔定向钻进技术,包括测斜、纠偏技术;提高单一低透气性煤层的抽放率;研制钻进能力更强的钻机具;完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术;开发新的瓦斯抽放技术及设备。
3)瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等;抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具,如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等。此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等,大大提高了瓦斯抽放量和抽放率,使安全环境得到进一步
改善。
4)利用多分支羽状适用技术,解决低渗煤层瓦斯治理问题,以提高抽采率。
5)煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。
2.1.2矿井瓦斯浓度及火源监测技术
矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要,当发现瓦斯异常或有火源产生,立即采取措施可防止爆炸事故的发生。我国目前开发了KJ90.KJ92.KJ94.KJ95.KJ73.KJ66等型号的矿井安全监控系统,以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。已有多个矿井安装了矿井安全综合监控系统,并具有如下功能:①矿井环境和工况参数实时监控;②主要通风机在线监测;③巷道火灾实时监测;④矿井瓦斯抽放实时监测;⑤中击地压实时监测;⑥煤与瓦斯突出实时监测;⑦煤层自然发火实时监测;⑧瓦斯爆炸或燃烧实时监测;⑨矿井电网监测等多种功能。监控系统的安装极大地提高了煤矿的安全管理自动化水平,防止了许多事故的发生。
2.1.3井下火源防治
对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施,除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现,如放炮时检测瓦斯浓度,采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火的管理,严格动火制度,消除引爆瓦斯的火源。
2.1.4优化通风网络及通风系统
合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施,为此,瓦斯防治工程与采掘工程,必须同时设计,超前施工,同时投入使用。
2.2隔爆措施
矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障,当瓦斯爆炸发生后,依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播,限制火焰的传播范围,主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。
1)被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安装方便,因而得到了广泛的使用,其中隔爆水袋棚的使用最为广泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚,具有适应性强,安装、拆卸和移动方便的特点。
2)自动式抑爆装置。使用压力或温度传感器,在爆炸发生时探测爆炸波,及时将预先放置的水、岩粉、N2.CO2等喷洒到巷道中,从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。如ZGB-Y型自动隔爆装置采用高压氮气引射消焰剂,能将爆炸限制在距爆源40-60m之内;YBW-1型无电源触发式抑爆装置,适合安装在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理,当传感器接收到燃烧或爆炸火焰时,触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂,抑制火焰的传播。
关键词:煤矿瓦斯;危害;治理措施
中图分类号: X752文献标识码: A
在进行煤矿采掘时,由于改变了煤岩的受力情况,使开采区由于采空结构压力减小,周围煤层中的瓦斯气体在其质力的作用下向采掘巷道游移,随着瓦斯流出,煤体里面的瓦斯压力下降,这就破坏了原有的平衡。一部分吸附瓦斯将解吸转化为游离瓦斯并涌出,随着采掘工作的不断扩展,煤体和围岩受采的影响的范围不断扩大,瓦斯动平衡破坏的范围不断扩展,所以瓦斯能长时间地持续从煤体中释放出来。
一、瓦斯爆炸的危害
瓦斯爆炸时会产生三个致命因素:高压、高温和有害气体。(1)高压。瓦斯爆炸后的爆炸压力约爆炸前的10倍,在高压作用下会损坏设备,甚至会引起塌方。(2)高温。在自由状态下,产生的温度高达1850℃在封闭状态下,产生的高温可达2650℃。瓦斯爆炸产生的高温将烧伤人员、烧坏设备,还会引起火灾事故。(3)有害气体。瓦斯爆炸后生成大量有害气体,其中一氧化碳约占2%-8%,会造成人员的大量伤亡(CO达到0.4%时,人就会中毒死亡)。
二、煤矿瓦斯防治技术及存在的主要问题
1.煤矿瓦斯防治技术。(1)矿井瓦斯涌出量预测。预测瓦斯涌出量的方法目前有两种: 矿山统计法是根据矿井以往生产中获得的大量相对瓦斯涌出量和开采深度的数据,按统计规律预测深部水平的瓦斯涌出量; 瓦斯含量法采取相对瓦斯涌出量等于分量之和的方法。(2)瓦斯抽放技术。采用巷道抽放系统将瓦斯排至地面或回风巷道的安全地点。(3)瓦斯爆炸预防。防止瓦斯爆炸的技术措施包括防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃和防止瓦斯事故扩大三个方面,前两者是预防瓦斯爆炸的根本措施。(4)瓦斯监测监控系统。在井下布置瓦斯监测监控系统进行瓦斯监测,以便及时采取有效措施加以处理,防止瓦斯事故的发生。
2.煤矿瓦斯防治存在的主要问题。(1)我国大多数煤矿自然条件差,瓦斯、火灾、顶板来压等自然灾害多,国有煤矿中,高瓦斯及突出矿井约占50%,有煤尘爆炸危险的矿井超过70%。(2)目前,我国中小型煤矿技术装备水平相对较低,尤其是大量的乡镇煤矿依然采用较为原始的开采方式,极易引发事故。(3)瓦斯治理专业技术人员相对紧缺,尤其在中小型煤矿,工人在瓦斯治理方面的专业技能较为匮乏。(4)瓦斯事故的理论研究、预测预报及治理措施研究相对滞后。目前还尚未完全掌握煤与瓦斯突出的机理,不能对瓦斯突出等灾害进行准确的预测预报。(5)矿井瓦斯抽采效果不甚理想,瓦斯抽采利用的激励机制和政策有待进一步完善。(6)部分煤矿从业人员法制观念淡薄,经常进行违章、违法生产和操作,导致瓦斯事故频发。
三、预防煤矿瓦斯事故的对策措施
可燃物的燃烧,必须具备相应的条件,首先要有足够的温度,使可燃物达到着火点,其次要有足够的可燃物浓度,第三还要有助燃物体,瓦斯本身是易燃易爆气体,在自然的煤炭开采情况下,瓦斯空气混合气体中的氧气浓度达到瓦斯爆燃的浓度,瓦斯自燃爆炸事故就可能发生。
1.建立煤矿瓦斯监控预测系统。针对我国煤矿安全管理水平相对落后、瓦斯事故频繁发生的现状,通过建立煤矿瓦斯监测监控系统,实现井下瓦斯浓度、风速、负压等参数及主要机电设备的开停状态的动态监测,使煤矿管理人员实时掌握井下安全情况,尤其是瓦斯超限情况,从而及时予以处置。
2.防止瓦斯积聚。(1)加强通风管理。建立一个较好的矿井通风系统,是防止矿井发生煤矿瓦斯爆炸和煤矿瓦斯窒息事故的可靠保证。因此,瓦斯矿井必须做到通风系统合理、通风构筑物可靠、风流稳定,有足够的风量和风速,避免串联通风、避免循环通风。若是特殊情况要采用串联通风的必须符合《煤矿安全规程》的规定。(2)及时处理局部积聚的瓦斯。对于容易积聚瓦斯的地点应采取加强通风等有效措施,冲淡和排出瓦斯。(3)抽放瓦斯。合理布置瓦斯抽放系统,预先降低瓦斯涌出量。(4)及时检查瓦斯浓度和通风状况。对于重点监测工作面,必须安排专人进行瓦斯检查,并安设瓦斯自动报警断电设备及地面监测监控装置。
3.防止瓦斯引燃。(1)严禁携带点火工具等入井; 禁止在井下使用电炉等设备; 禁止拆卸矿灯; 严禁明火作业。(2)采用供电闭锁装置和超前切断电源设备。采掘工作面的电气设备和局部通风机必须装有延时风电闭锁装置。高瓦斯采掘工作面必须安装瓦斯自动检测报警断电装置。(3)严格检查机电设备的防爆性能。正确选型、安装和使用煤矿井下电气设备,经常检查和维修使之处于完好状态,防止电气设备故障引燃瓦斯。(4)防止机械摩擦产生火花。(5)在有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤层中进行采掘工作,必须使用煤矿安全炸药和瞬发雷管。
4.优化煤矿瓦斯抽放技术。瓦斯抽放方法主要包括煤层瓦斯采前预抽,卸压邻近层瓦斯边采边抽、采空区瓦斯先采后抽、地面抽放及综合瓦斯抽放。通过改进钻孔抽放工艺参数和提高煤层透气性,可以提高瓦斯抽采效率。利用定向钻井技术可以在开采中的煤矿钻井抽取瓦斯,也可以在尚未开采的煤田钻井抽取瓦斯。定向钻井采集瓦斯的原理同传统方法一样,但传统方法只用竖井穿到煤层进行采集,而横向井顺着煤层的走势大大增加了采集面积,因而提高了效率。
5.加强安全管理制度及安全培训。(1)加强矿井安全生产管理制度。确保煤矿的生产运作能够到达安全、规范的标准,就要对煤矿的安全管理进行强化,建立、健全安全生产管理制度,促使所有工作人员能够严格按照安全生产管理制度进行煤矿生产作业。(2)加强安全培训。煤矿企业应严格用工制度,建立健全考核、培训、持证上岗制度; 加强特殊工种的专业知识和技能培训; 将理论学习和实用技术培训有机结合,加强岗位技术练兵和技术比武,全面提高职工的专业知识和技能水平。
6.加大安全投入,扎实推进瓦斯治理工作。(1)加大对瓦斯治理的安全投入。按照一定的标准提取瓦斯治理专项资金用于瓦斯治理,对此资金要严格管理,必须做到专款专用。(2)积极推广应用先进适用的煤矿瓦斯治理新技术、新工艺和新装备,提升矿井安全装备水平和技术保障能力。
7.采用防爆电气设备,采用先进的防暴电气设备,保证设备运行产生的热能,不能够达到引爆瓦斯的能力,对工作中容易产生热量的设备进行安全隔离,保证其工作安全。加大对热源设备工作场所的通风量,保证设备周围瓦斯含量低于可燃含量。对煤矿的弱电设备,尽可能采用低电压、低电流设备,使其产生的热量不至于引起瓦斯爆燃。做好基础防范工作的同时,加强人员安全教育,提高安全防范意识和安全防范能力,不断加大新技术、新设备的投入,利用传感遥控技术和计算机控制系统进行井下瓦斯监控,及时发现安全隐患,防止瓦斯事故发生。
四、结语
总之,瓦斯防治工作是煤矿安全工作的重中之重,必须建立完善的管理制度并严格执行,在适当的范围内能够增加安全投入,增强职工的瓦斯治理安全意识,加强通风管理,切实做到抽采达标,同时采取全过程、全方位的瓦斯综合治理措施,并通过不断研究探索,提高防范和治理效果,只有认真做好这方面的工作,才能使煤矿安全、高效地生产。
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关键词:煤矿;安全管理;瓦斯防治
【中图分类号】 P57 【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-1297(2012)07-0183-02
建国以来全国煤矿共发生死亡百人以上事故22起,其中瓦斯煤尘事故20起;2005年全国煤矿企业发生死亡事故3341起,死亡5986人,顶板事故占事故总起数的54.6%,死亡人数占34.66%,瓦斯与顶板事故起数、死亡人数均占总数的70%左右;某典型矿自建矿以来发生各类事故造成轻、重伤及死亡人数276人。对于上述各起事故调查分析发现,煤矿安全管理的松驰是事故发生最重要的原因之一,而且这些事故的发生是有规律可循的,只要引起重视,通过主观努力加强管理,绝大部分事故是可以避免的。
一 安全管理
1.必须坚持安全第一,不安全不能生产
煤矿对安全生产有特殊要求,煤矿的效益对安全生产有特殊要求。煤矿的效益主要来自于煤炭生产,如果没有安全保证,生产煤炭就是一句空话。事实上,一个煤炭企业安全生产的情况如何,必须会影响企业的效益。企业发生事故总要或多或少造成经济损失和伤亡,还要花费一定的人力、物力、财力和时间去处理。这本身就是直接的经济损失。安全生产对煤矿至关重要。要搞好安全生产,必须从基础工作入手,狠抓管理,从严要求,从严把关,从严考核,从严奖惩。只要坚持严字当头,认真强化安全管理,能逐步掌握安全生产的主动权,杜绝事故的偶然而走向成功的必然。
2.严格遵守规程,依法进行管理
安全管理的目的,是为了预防安全事故的发生,提高生产效率和经济效益。而要实现这个目的,就必须严格遵守规程,依法管理。《煤矿三大规程》是煤矿企业的瑰宝,是广大职工在长期与大自然搏斗的实践中,不断探索、总结出来的符合客观实际的科学规律和科学程序,也是煤矿企业员工进行安全生产管理的行动指南。实践证明,只要是严格遵守规程进行工作的,就能够保证安全。如果不严格遵守规程,就违背了客观规律,生产中也就容易出安全事故。为加强安全生产管理,我们还必须严格遵守《煤矿三大规程》、《矿山安全生产法》以及煤矿企业的各项安全生产管理制度等,切实做到依法管理。
3.落实安全责任,强化安全意识
管理就是一种责任。安全第一责任人,首先要明确自己所承担的安全责任。各级安全第一责任人必须对本部门的安全生产工作和安全生产目标负全面责任,要对本企业、本部门、本单位的人员人身安全、家庭安全、集体安全以及社会安全高度负责。广大职工要形成下级对上级逐级负责制,建立“四级包保”安全体系。“四级包保”即:个人包保班组、班组包保区队、区队包保企业、企业包保公司。企业安全管理者要逐步完善上级对下级的安全生产责任追究和考核制度。在安全生产工作中,安全第一责任人是安全管理的灵魂;广大职工是安全生产的执行者。因此,落实安全责任,强化安全意识,安全第一责任人必须起模范带头作用,安全生产执行者必须自觉落实安全第一责任人的安全管理指令。
4、加强安全教育培训、业务技能,提高人员素质,搞好队伍建设。提高人员素质是安全生产管理的要求,是搞好队伍建设的基础,是单位整体发展的需要。加强有针对性的培训,通过多样化的培训形式,把职工安全知识、安全技术水平、业务能力与职工个人业绩考核相结合,与激励机制相结合,使管理人员及职工达到较高的业务水平、较强的分析判断和紧急情况处理能力,使广大职工把安全作为工作、生活中的“第一需求”,实现安全工作“要我安全我要安全我懂安全我会安全”的思想观念。
二 瓦斯事故的预防措施
1.瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施,同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。为提高瓦斯抽放率,目前主要需解决长钻孔定向钻进技术,包括测斜、纠偏技术;提高单一低透气性煤层的抽放率;研制钻进能力更强的钻机具;完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术;开发新的瓦斯抽放技术及设备。瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等;抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。目前已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等,大大提高了瓦斯抽放量和抽放率,使安全环境得到进一步改善。利用多分支羽状适用技术,解决低渗煤层瓦斯治理问题,以提高抽采率。煤矿瓦斯治理应该与煤层气产业化紧密结合起来。
2.矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要,当发现瓦斯异常或有火源产生,立即采取措施可防止爆炸事故的发生。我国目前开发了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型号的矿井安全监控系统,以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。很多矿井安装了矿井安全综合监控系统,监控系统的安装极大地提高了煤矿的安全管理自动化水平,防止了许多事故的发生。井下火源防治对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施,除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现,如放炮时检测瓦斯浓度,采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火的管理,严格动火制度,消除引爆瓦斯的火源。
3.优化通风网络及通风系统
2013年3月29日21时56分,吉林省吉煤集团通化矿业集团公司八宝煤业公司(以下简称“八宝煤矿”)发生特别重大瓦斯爆炸事故,造成36人遇难、12人受伤,直接经济损失4708.9万元。4月1日,该矿擅自违规安排人员入井施工密闭,10时12分又发生瓦斯爆炸事故,造成17人死亡、8人受伤,直接经济损失1986.5万元。前后共造成53人死亡,20人受伤。这是一起本来可以避免伤亡的事故,但是在关键时刻,关键人物在权衡财产和生命的重量时,迷失了方向,触碰了“发展决不能以牺牲人的生命为代价”这条红线。
接二连三的瓦斯爆炸
八宝煤矿采用立井开拓,共有5个井筒,发生事故前有5个生产采区(其中1个综采区和4个水采区),事故采区为-416采区。
第一次爆炸
2013年3月28日16时左右,-416采区附近采空区发生瓦斯爆炸,该矿采取了在-416采区-380石门密闭外再加一道密闭,以及新构筑-315石门密闭两项措施。
第二次爆炸
29日14时55分,-416采区附近采空区发生第二次瓦斯爆炸,新构筑密闭被破坏;-416采区-250石门一氧化碳传感器报警,该采区人员撤出。通化矿业公司总工程师宁连江、副总工程师陈维良接到报告后,赶赴八宝煤矿,研究决定在-315、-380石门以及东一、东二、东三分层顺槽施工5处密闭。16时59分,宁连江、陈维良带领救护队员和工人,到-416采区进行密闭作业。
第三次爆炸
19时30分左右,-416采区附近采空区发生第三次瓦斯爆炸,作业人员慌乱中撤至井底(其中有6名密闭工升井,坚决拒绝再冒险作业)。
以上3次瓦斯爆炸事故均发生在-416采区的-4164东水采工作面上区段采空区,未造成人员伤亡。第三次爆炸后,该矿不仅没有按规定上报并撤出作业人员,而且仍然继续在该区域施工密闭。21时左右,井下现场指挥人员强令施工人员再次返回实施密闭施工作业。
第四次爆炸
21时56分,事故采空区发生第四次瓦斯爆炸,该矿才通知井下停产撤人并向政府有关部门报告,此时全矿井下共有367人,共有332人自行升井和经救援升井。截至3月30日13时左右,井下搜救工作结束,事故共造成36人死亡。但当时,通化矿业公司为逃避国家调查,在明知井下死亡人数达到35人的情况下(之后有1名伤员在医院死亡),隐瞒了7名遇难人员不报,只上报了28人。
“3·29”事故搜救工作结束后,鉴于井下已无人员,且灾情严重,吉林省政府和国家安全监管总局工作组要求吉煤集团聘请省内外专家,对井下灾区进行分析,制定安全可靠的灭火方案,并决定未经省人民政府同意,任何人不得下井作业。
第五次爆炸
2013年4月1日7时50分,八宝煤矿监控人员通过传感器,发现井下-416采区一氧化碳浓度迅速升高,通化矿业公司常务副总经理王升宇违抗省政府指令,擅自决定派人员下井作业。9时20分,通化矿业公司驻矿安监处长王玉波和王清发分别带领救护队员下井,到-400大巷和-315石门实施挂风障措施,以阻挡风流,控制火情。10时12分,该区附近采空区发生第五次瓦斯爆炸,此时共有76人在井下作业,第五次爆炸又造成17人死亡、8人受伤。
至此,前后4天发生5次爆炸,共造成53人死亡,20人受伤。
事故原因和主要教训
经询问有关当事人、查阅有关资料和监控系统记录,分析事故抢险救援报告、遇难人员尸检报告,事故调查组认定事故的直接原因是:八宝煤矿忽视防灭火管理工作,措施严重不落实,-4164东水采工作面上区段采空区漏风,煤炭自燃发火,引起采空区瓦斯爆炸,爆炸产生的冲击波和大量有毒有害气体造成人员伤亡。
这起事故也暴露出八宝煤矿诸多安全管理问题。
安全发展理念不牢固
该企业重生产、轻安全,没有牢固树立以人为本、安全第一、生命至上的安全发展理念,没有落实《煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定》,没有把矿工的生命安全放在第一位。在井下连续发生爆炸,灾情逐步恶化时,首先考虑到的不是保护矿工生命安全,而是考虑怎样减轻损失、保全矿井,逾越了“发展决不能以牺牲人的生命为代价”这条红线。
安全技术管理不到位
八宝煤矿开采急倾斜、自燃煤层,防灭火方案缺乏科学论证。该矿采用采后封闭注惰气方法,防止煤层自燃发火,-416采区属急倾斜煤层(倾角55°),上下区段采空区相通,造成上部的老采空区漏风,客观上增加了采空区防火工作的难度。八宝煤矿没有采取灌浆措施,仅在封闭采空区后注过一次氮气,没有根据采空区气体变化情况及时补充注氮。由于-250石门密闭质量不合格,出现裂隙、漏风,造成向-315至-250阶段的采空区漏风,引发采空区煤炭自燃。该矿-416采区也没有按设计设置防火门,为处置火区埋下隐患。没有认真研判一氧化碳监测数据变化,分析发火趋势和征兆。更重要的是,集团公司及煤矿防灭火工作的指导思想和工作原则,就是加快推进,认为在自燃发火期内采完封闭就没事了,没有体现“防止万一”的技术原则。
应急处置不科学
该矿在井下出现险情时冒险蛮干,且有令不行、有禁不止。在连续发生3次瓦斯爆炸的情况下,仍然不按照规程要求制定方案、科学处置。没有选择在较远的进风石门打密闭,而是选择在更加靠近爆炸点附近的危险区域施工密闭。第3次瓦斯爆炸后,现场作业人员已经撤离危险区、部分工人拒绝继续冒险作业,但该矿违反《煤矿安全规程》第528条“密闭的火区中发生爆炸密闭墙被破坏时,严禁派救护队恢复密闭墙或探险,应在较远的距离重新建造密闭”的规定,现场指挥人员又强令工人返回危险区域继续作业,并从地面再次调人入井冒险作业。在没有充分准备施工材料、设备的情况下,安排大量人员同时施工5处密闭,延长了作业时间,致使人员长时间滞留危险区。面对井下随时可能发生爆炸的危险,一味地尽量缩小封闭区域,目的就是不影响工作面正常生产。在“3·29”事故抢险救援工作结束后,通化矿业公司置政府指令于不顾,在4月1日又组织76人到井下实施挂风障措施,结果发生第5次瓦斯爆炸,造成17人死亡,这是典型的有令不行、有禁不止。同时,这两次爆炸事故遇难人员中,有9名通化公司、八宝煤矿管理人员和26名救护队员,在应急处置时为什么还要带头冒险作业?为什么还要带头违反《煤矿安全规程》等法律法规?
蓄意瞒报谎报事故
“3·29”瓦斯爆炸事故发生后,通化矿业公司主要负责人在明知井下死亡人数达到35人(之后有1名伤员在医院死亡)的情况下,却向政府报告并通过新闻媒体“3·29”事故共造成28人死亡、13人受伤。在吉林省委、省政府多次强调核查遇难人数,向社会公布遇难矿工名单的情况下,吉煤集团通化公司作为一家国有重点煤矿企业,依然蓄意瞒报。经进一步调查,八宝煤矿2012年曾发生5起事故,共造成6人死亡,均通过私下向死者家属赔偿和伪造死亡证明的方式,隐瞒了事故,充分暴露出其存在侥幸心理,以及对社会监督的轻视、对法律的蔑视,性质极其恶劣。如果2012年通化公司八宝煤矿如实报告了事故,采取措施加强安全管理,2013年也许就能避免发生重特大事故;如果“3·29”事故发生后,该矿如实报告事故,严格执行政府指令,“4·1”事故也许就不会发生。
监管监察不到位
监管监察部门面对中央企业、国有大集团的非法违法生产建设行为,有时犯有“软骨病”,执法软弱无力,怕字当头,严重损害了国家和政府的权威。八宝煤矿经过改扩建,2010年12月生产能力由120万t/a提高到180万t/a。2011年12月,吉林省能源局违反《关于进一步加强煤矿建设项目安全管理的通知》“改扩建煤矿项目投产后5年内不得通过能力核定来提高生产能力”的规定,批复该矿生产能力由180万t/a提高到300万t/a。八宝煤矿据此部署了5个采区、5个采煤工作面、24个掘进工作面,但是受煤层开采条件制约,实际生产能力达不到300万t/a的水平。这也客观上造成了通化公司和八宝煤矿在应急处置时,怕大面积封闭火区,造成其他采区停产,进一步影响煤矿产量和效益。所以制定灭火方案时,首先考虑的是尽量缩小封闭区域、不影响其他采区生产。
事故带来的启示与思考
前车之覆、后车之鉴,各相关部门及煤矿企业应深刻吸取八宝煤矿连续发生两起同类型的重特大事故的惨痛教训,加强和改进煤矿安全生产工作。
牢牢坚守安全生产红线
要牢固树立以人为本、安全第一、生命至上的安全发展理念,牢固树立正确的政绩观和业绩观,认真实施安全发展战略,坚持发展以安全为前提和保障,坚守“发展决不能以牺牲人的生命为代价”这条红线,严格落实《煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定》。长期来讲,企业没有安全,就没有效益、就没有发展。八宝煤矿为减少损失,缩小封闭火区范围,但发生重特大事故后,不仅造成职工生命财产损失,也因最终采取注水灭火,导致了全矿井长期的停产,得不偿失。
全面普查煤矿隐蔽致灾因素
2005年以来,全国累计取缔非法煤矿5.4万处,关闭各类小煤矿1.6万余处,遗留了大量采空区,且缺少技术资料。老窑、采空区的积水、瓦斯积聚等问题,给生产煤矿留下了严重安全隐患。据不完全统计,在煤矿重大事故中,与地质条件有关的占80%。八宝煤矿就是因为采空区瓦斯爆炸,造成重大人员伤亡的。《国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见》已经明确要求全面普查煤矿隐蔽致灾因素,各有关方面一定要严格落实。
提高事故应急处置能力
八宝煤矿处置井下火区时违规施工密闭、强令工人冒险作业、现场应急组织混乱的沉痛教训刻骨铭心,也从侧面暴露了煤矿企业应急处置水平低下的问题。煤矿企业要加强应急队伍建设,加大应急投入,配备必要的应急物资、装备和设施,制定和完善应急预案,一旦发现险情或发生事故,要严格按照有关规程、规范和应急预案,以安全可靠的原则进行应急处置,安全有力有效地组织施救,严禁违章指挥、严禁冒险作业、严禁盲目施救。
及时如实上报事故和险情
煤矿发生事故和险情后,要及时向地方政府及有关部门报告,这既是国家法律法规的要求,也是有效控制险情、减少损失的途径。一个企业不可能具备处置各种险情的经验和能力,也没有政府强大的人力资源和设施设备。及时向政府报告事故,政府可以根据事故和灾害情况聘请专家参与救援,科学制定救援方案,确保救援安全;可以从其他企业和单位调动设备和材料,全力支持救援,提高救援效率。八宝煤矿“3·29”事故前,井下连续发生3次瓦斯爆炸,都没有上报,自己盲目冒险进行处置,最终酿成了特别重大事故。
Abstract: In recent years, the state has intensified efforts in coal safety management, and requires safety assessment and evaluation for coal mine. Coal mine safety assessment is an innovative method to manage coal mine production safety, is a reform of safety management and work method under market economy condition and is also an important step to achieve safety production. This paper mainly adopts Accident Tree Analysis(ATA) method to comprehensively evaluate the gas disaster in the mine and proposes rectification measures according to the risk factors.
关键词: 安全评价;瓦斯灾害;事故树分析法
Key words: safety assessment;gas disaster;ATA
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)22-0074-02
0 引言
安全评价是一个生产过程中的静态概念,评价的深层次涵义在于指出该矿井安全工作的指导性方向,以便更有针对性的进行有效的和可持续性的安全工作。
评价所依据的法律法规、标准规范均为国家及贵州省现行的法律、法规、标准、规范;辨识的危险有害因素及定性定量评价结果均为该煤矿现场调查时的安全现状。到现场分专业对井上、井下进行调查、座谈、访问和资料收集,并严格按《煤矿安全评价导则》的要求。对存在问题提出整改要求,并提出安全措施与建议,从而得出安全评价结论。
1 矿井概况
矿井位于贵州省六盘水市盘县断江镇境内,距盘县30km,水城169km,贵阳365km,昆明336km。2009年经国家煤矿安全监察局重新核定为180万吨/a,矿井分为北井和南井,生产能力分别为90万t/a。
矿井采用斜井开拓,划分为两个自然采区(南井和北井)。煤尘均具有爆炸性,煤层自燃倾向性等级为Ⅲ类不易自燃煤层,为煤与瓦斯突出矿井。采煤方法为走向长壁后退式,采用全部垮落法管理顶板,掘进方式为炮掘和综掘。
2 评价方法的选择
2.1 事故树分析法 事故树分析(ATA)是一种描述事故因果关系的“树”,是安全系统工程中重要的分析方法之一。它能对各系统的危险性进行识辨评价,既适应于定性分析,又能进行定量分析。它具有简明、形象化的特点,体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性。事故树分析作为安全分析、评价和事故预测的一种先进的科学方法,已得到国内外的公认和广泛采用。
2.2 作业条件危险性评价法 作业条件危险性评价法是一种简单易行的由评价人员对具有潜在危险性环境中作业时危险性的半定量评价方法,以所评价的环境与某些作为参考环境的对比为基础,将作业条件的危险性作因变量(D),事故或危险事件发生的可能性(L)、暴露于危险环境的频率(E)及危险严重程度(C)为自变量,确定了它们之间的函数式D=LEC,并给出了3个自变量的各种不同情况的分数值,采取对评价对象根据情况进行“打分”的办法,然后根据公式计算出其危险性分数值,D值越大,作业条件的危险性越大。
3 定量、定性评价过程
定性的评价方法主要是根据工作经验和判断能力对生产系统的工艺、设备、环境、管理、人员等方面的安全状况进行定性分析与评价。
3.1 事故树确定 井下瓦斯爆炸主要发生在采煤工作面和掘进工作面,其中掘进工作面发生的频率更大,所以,将顶上事件确定为掘进工作面瓦斯爆炸事故,事故树分析如图1所示。
3.2 列出事故树函数、求出最小割集
T=A1*A2
其中:A1=B1+B2+X3+X4+X5+X6
=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11
A2=B3+B4+B5+X12+X19+X22
=X12+X13+X14+X15+X16+X17+X18+X19+X20+X21+X22+X23+X24+X25+X26+X27
结果:T=■Xi■Xj。根据上式解算,发生顶上事件共176个最小割集,说明发生瓦斯爆炸的致因因素较多,瓦斯爆炸发生的可能性较大。
3.3 求解结构重要度 根据最小割集事件得出各基本事件结构重要度顺序为:I(1)=I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)=I(7)=I(8)=I(9)=I(10)=I(11)>I(12)=I(13)=I(14)=I(15)=I(16)=I(17)=I(18)=I(19)=I(20)=I(21)=I(22)=I(23)=I(24)=I(25)=I(26)=I(27)
根据上式重要度分析,造成掘进工作面瓦斯爆炸事故危险因素依次为:①局部通风机没有制定严格的停送电制度,随意停风。②局部通风配风不足;出现不合理的串联通风、循环风、老空区通风;需风量计算不合理;未严格按配风计划配风;掘进作业规程中对局部通风机的选型不合理。③风筒末端至迎头的距离及出口风量未严格按作业规程的要求执行,风筒多处漏风,风筒之间的接头也漏风,风筒吊挂也不平直等。④引燃引爆瓦斯的火源有:明火、电气火花、爆破火焰、摩擦火花、静电火花、撞击、煤炭自燃等,其中引起瓦斯爆炸的火源主要是电气火花、爆破火焰。
4 应重视的安全整改措施
①加强通风安全管理,保证工作地点有足够的新鲜风流;加强瓦斯检查,特别是巷道遇地质构造处更应加强监测,要严格执行“一炮三检”制度。②加强防尘管理,完善防尘系统,防尘管路未到达工作地点,严禁作业;采掘工作面要坚持湿式打眼,使用水炮泥;进行煤层注水。③采掘工作面严禁空顶作业,防止瓦斯积聚;爆破前必须加固,爆破后及时支护;巷道维修要制定专门的安全技术措施,并且在现场认真组织实施。④严禁配风不足;工作面超能力生产;局部通风机供风不足;上隅角防止瓦斯积聚的措施不当;电器失爆;漏电保护、接地保护、过流保护失效;静电火花,机械摩擦火花,冲击产生火花;放炮未填炮泥或炮泥长度不够;未使用煤矿安全炸药或毫秒雷管。⑤瓦斯检查制度执行不严,瓦检仪、便携式瓦斯报报警仪数量不足或检测数据不准;空班、漏检、假检;瓦斯监控系统或智能巡检系统不可靠,出现故障处理不及时,不能发挥其作用,都有可能出现瓦斯事故。针对事故发生的各种因素进行整改:强化全员安全教育和技能培训,严格考试、考核标准,提高全员的风险意识和业务素质;加强班前会对安全工作的布置和要求,加强作业现场的安全检查;提高作业现场的安全条件,对特殊作业场所、地点进行重点监控,及时制定、执行安全补充措施。
参考文献:
[1]曾强.煤矿安全评价指标体系确定原则及其应用分析[J].矿业安全与环保,2005,32(6):79.
一、氮气在煤矿防灭火中的作用:
注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气,使其氧含量降到10%或3%以下,达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的,其作用有:
1、消除瓦斯爆炸的危险
在煤矿当采空区一旦出现火灾,危害最大的是导致其内混合气体的爆炸。由混合气体爆炸三角形知,混合气体中氧含量低于12%时就有减小爆炸的可能性。但是,混合气体爆炸的界限不仅取决于这种气体在空气中所占的百分比,还部份地决定于混合气体的温度和气压。温度和气压的增高使这个界限扩大,反之缩小。如果混合气体被加热到300℃,氧含量为9%时就能发生爆炸。因而国内的研究表明,将氧气的临界含量控制在5%以下时几乎能防止任何爆炸,否则爆炸还有可能发生。而氧气的含量低于10%时混合气体的爆炸有显著的降低。正是从这一理论出发,向火区注入氮气后使其氧含量降低,而且只要氧含量低于10%时就能大大地减少爆炸的可能性。
2、减少漏风的作用
采空区漏风是造成自然发火的主要原因之一。对于封闭或半封闭的采空区而言,从理论上讲,注入氮气后增加了其注入空间内混合气体的总量,能够减少封闭区内外之间的压力差,从而起到减少封闭区外部向内部漏风的作用。
如果巷道里的密闭墙有裂缝或密闭强有裂缝,当密闭区内为负压时,空气可以通过墙缝或绕过密闭墙而进入密闭区。为了防止密闭漏风,可向密闭前后墙之间的空间连续不断地注入必要流量的氮气,使该空间形成正压,阻止新鲜空气进入密闭区内。
3、降温作用
对于有内因火灾的采空区来说,其温度大于外界温度。当采用氮气灭火时,无论是采用液氮,还是氮气,其氮气的温度均低于火区的气体温度,加之氮气在注入火区后的流动范围大,对采空区来说都有显的降温作用。
4、防止煤的自燃发热和自燃
煤炭自燃的三要素是:煤有自燃倾向性;有连续的供氧条件;热量易于积聚。煤矿生产工作面采空区氧化带内的漏入风量不足以带走煤氧化产生的热量,则煤温就逐渐升高,这时煤处于自燃发热。当温度达到煤的临界温度以上,氧化急聚加快,大量产生热量,又使煤温迅速升高,达到煤的着火温度时便着火燃烧起来,即进入自燃状态。基于此煤氧复合学说,采取向工作面采空区氧化带内注入一定流量的氮气,降低该带内的氧气含量,达到破坏煤炭自燃的一个要素,使其氧含量降到煤自燃临界值以下,就达到了防止煤自燃的目的。
5、 降低燃烧强度
无论是外因火灾,还是内因火灾,当火灾已经发生,向火区内注入一定流量(大于漏风量)的氮气,使该区内的氧含量由21%逐渐降低到10%以下,熊熊大火就逐渐处于自熄。
二、制氮机远程控制改造的作用与意义
目前孙村煤矿主要使用DM-600型膜分离制氮机对回采工作面采空区注氮进行惰化处理。由于工作面防灭火需要,制氮机需要24小时运行,每班需要安排两个人进行制氮机的开停、切换及维护。放假检修期间,也需要安排专人进行看护。
通过对制氮机构造进行研究分析,在保证制氮机正常安全运行的前提下,进行制氮机的自动化及远程控制改造。改造后能够实现在地面集控中心对制氮机的远程控制。利用科技的力量为实现矿井“无人则安”创造条件,同时也使制氮机的控制更加精准化,并且在一定程度上节约了劳动力,提高了职工工作效率,减少了职工的劳动强度。
主要改进方法:
1、在制氮机启动开关控制回路中接入监测分站的复电、断电接点,对制氮机进行控制,实现了制氮机电机的开机、停机。
2、将制氮机控制阀改为电动控制阀,利用监测分站的远程控制对电动控制阀进行控制,实现了制氮机的加载、卸载。
3、利用监测分站的远程断电、复电功能,在地面集控中心通过对监测分站的控制,实现对井下制氮机的远程自动化控制。