簡易隔爆裝置在瓦斯爆炸時的重要作用

【摘 要】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(zāi)、透水、頂板冒落等多種災(zāi)害事故時有發(fā)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(tǒng)計中來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災(zāi)害之王。因此，減少因瓦斯爆炸產(chǎn)生的危害和損失就尤為重要。作者結(jié)合礦井實際情況，設(shè)計出一種簡易的隔爆裝置。在使用和測試過程中顯示了該裝置在煤礦安全生產(chǎn)中的重要作用。

【關(guān)鍵詞】煤礦；瓦斯；爆炸

一、瓦斯爆炸原因分析

（一）瓦斯爆炸特點

根據(jù)多年對煤礦瓦斯爆炸事故統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)有如下一些特點：①瓦斯爆炸多為大事故；②事故地點多發(fā)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(fā)生；⑥瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦；⑦基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故多發(fā)。

（二）事故原因分析

煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故與許多因素有關(guān)，但總的來說，主要與自然因素、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關(guān)，發(fā)生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導(dǎo)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(jù)統(tǒng)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(fā)火礦井372處，占64%，有煤塵爆炸危險礦井427處，占73.6% 。

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(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點風(fēng)量不足，而引起瓦斯積聚；有9起主要是因局部通風(fēng)機安裝位置不當、風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點或脫落引起供風(fēng)點有效風(fēng)量不足，而造成瓦斯積聚；有2起事故主要是因停電停風(fēng)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(shè)備產(chǎn)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起是由放炮產(chǎn)生的火花引爆的；有15起事故是由電器設(shè)備及電源線電火花引爆的。

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(jiān)測監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”方針未得到完全落實。如2005年發(fā)生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井沒有安裝瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)或運行不正常，有的礦井雖安裝有監(jiān)控系統(tǒng)，但因傳感器數(shù)量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數(shù)據(jù)等問題，不能有效發(fā)揮其應(yīng)有的作用。此外鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統(tǒng)或抽放系統(tǒng)不能有效運行，監(jiān)控系統(tǒng)也不能有效發(fā)揮作用。如內(nèi)蒙古烏海市烏達區(qū)巴音賽煤焦有限責(zé)任公司某井雖安裝了瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，但在其實際開采區(qū)域卻并沒有瓦斯傳感器，而造成特大瓦斯事故的發(fā)生，死亡16人。

二、現(xiàn)有預(yù)防方式及存在的問題

在礦井阻止煤塵和瓦斯爆炸范圍和破壞力措施目前主要有：隔爆門，防爆水棚和自動式抑爆裝置。（一）煤礦隔爆門能在一定程度上阻止爆炸的范圍，當井下發(fā)生爆炸時，當爆炸沖擊波到達隔爆門時，會被阻斷進行傳播的路徑。（二）煤礦隔爆棚屬于被動式隔爆裝置，它的觸發(fā)和消焰劑的噴撒都是由瓦斯、煤塵爆炸所產(chǎn)生的前驅(qū)爆炸波完成的。當發(fā)生瓦斯、煤塵爆炸時，在爆炸火焰到達隔爆棚區(qū)前，爆炸產(chǎn)生的前驅(qū)爆炸波掀反盛放巖粉的木板或使水槽、水袋破碎，形成彌漫飛揚狀態(tài)的惰性巖粉或水霧，在巷道中形成撲滅火焰的抑制帶，起到吸熱、降溫、阻燃的作用，使瓦斯煤塵爆炸火焰限制在爆源附近。（三）自動式抑爆裝置工作原理為：當紫外火焰?zhèn)鞲衅鹘邮盏交鹪椿虮ɑ鹧嫘盘柡?，輸入控制器，控制器觸發(fā)抑爆器，抑爆器迅速將滅火劑噴射到火焰陣面上，撲滅火源或爆炸火焰，從而達到防止發(fā)生爆炸或阻止爆炸傳播的目的。但會存在以下幾個問題：

1、隔爆門雖然可以控制爆炸范圍，但遇到強烈爆炸時和連續(xù)不能有效減弱爆炸溫度和強度。

2、隔爆水棚一般只可以阻止和降低第一波爆炸波，對連續(xù)性爆炸的阻止力有限，且降溫效果不能連續(xù)。

3、目前的自動式抑爆裝置主要是利用壓力和溫度傳感器等裝置，價格成本昂貴且復(fù)雜。

三、一般礦井的解決方案

為解決這一生產(chǎn)難題，我礦結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，制作了一種簡易自動式抑爆裝置。

該裝置在設(shè)計上參考了自動式抑爆裝置的工作原理：即在在發(fā)生爆炸時能自動噴射出用于滅火和降溫的水霧，從而達到阻止爆炸和爆炸范圍擴大的作用。但由于目前的自動式抑爆裝置價格成本昂貴且復(fù)雜，對于我礦目前的情況并不能適用。作者結(jié)合目前市面上的自動式抑爆裝置，改良設(shè)計出了，簡易自動式抑爆裝置。

該簡易自動式抑爆裝置，設(shè)計思路是利用了爆炸時產(chǎn)生的高溫火焰和大地引力的結(jié)合來達到自動噴霧的效果。該裝置主要有六大部分組成，（1）高壓水管 、（2）鋼絲牽引繩 、（3）噴霧噴頭、（4）純棉繩、（5）牽引桶、（6）固定滑輪等。該簡易自動式抑爆裝置的工作情況為：當工作面發(fā)生爆炸事故時，所產(chǎn)生的高溫火焰會燒斷距離迎頭比較進的純棉繩。當純棉繩一斷，就會讓原來有它拉提的牽引桶掉落，這時就會通過鋼絲牽引繩來啟動噴霧噴頭的開關(guān)。隨著噴霧開關(guān)的啟動，高壓水霧就會隨之噴出來封閉巷道，阻止其繼續(xù)擴散。當高溫火焰遇到水霧屏障時就會降低溫度，隨之其破壞力就會減弱。經(jīng)測試，該裝置安裝方便，制作工藝及過程簡單，成本價格比較低，比較適用于無法購買安裝市面上的感應(yīng)噴霧隔爆裝置中小型煤礦。

三、使用安裝事項

（一）高壓水管可以使用井下的已有管路，也可單獨鋪設(shè)。如單獨鋪設(shè)的化，可以進一步提高水管的壓力，也可在高壓水管的水體內(nèi)加入阻燃劑，這樣在發(fā)生爆炸事故時阻燃效果會更好。

（二）牽引桶上的純棉繩不可用尼龍繩代替，也不可用不易燃物替代。要保證其在遇火災(zāi)時第一時間燒斷，并保證平時不會產(chǎn)生安全隱患。

（三）噴霧噴頭最好能選用噴射面積大且比較耐用的噴頭。

（四）牽引桶要選用鐵質(zhì)材料的，桶內(nèi)填充物要選用密度大不可燃的物質(zhì)進行裝填。

參考文獻：

[1]汝連士. 煤礦瓦斯爆炸原因分析與防治對策

[2]何學(xué)秋，王云海，王恩元. 江蘇煤炭 ，2003