關(guān)于煤礦瓦斯儲罐的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

楊少華

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原　030001)

關(guān)于煤礦瓦斯儲罐的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

楊少華

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原030001)

【摘要】本文論述了煤礦瓦斯儲氣罐可能出現(xiàn)的事故情況，對其產(chǎn)生的爆炸事故進(jìn)行了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，提出了應(yīng)急與防范措施。

【關(guān)鍵詞】煤礦；瓦斯儲罐；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

引用文獻(xiàn)格式：楊少華.關(guān)于煤礦瓦斯儲罐的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(6)：167-169.

1引言

煤礦瓦斯簡稱瓦斯，指煤炭礦井開采過程中從煤層及其圍巖涌入礦井巷道和工作面的天然氣體，主要由甲烷構(gòu)成。瓦斯是一種無色、無味、無臭、可以燃燒或爆炸的氣體，難溶于水，不助燃也不能維持呼吸，達(dá)到一定濃度時(shí)，能使人因缺氧而窒息，當(dāng)空氣中瓦斯含量為5%～16%時(shí)，遇火會引起爆炸，造成事故。

根據(jù)煤炭采選工程的特點(diǎn)，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)類型主要包括煤矸石堆置場潰壩、露天礦排土場滑坡、瓦斯儲罐泄漏引起的爆炸”[1]。本次主要探討煤礦瓦斯儲罐泄漏引起的爆炸的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，對氣體儲罐站爆炸事故的環(huán)境影響范圍界定及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急與防范措施作一些探討。

2環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是對建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行期間發(fā)生的可預(yù)測突發(fā)事件或事故(一般不包括人為破壞及自然災(zāi)害)引起有毒有害、易燃易爆等物質(zhì)泄漏，或突發(fā)事件產(chǎn)生的新的有毒有害物質(zhì)，所造成的對人身安全與環(huán)境的影響和損害，進(jìn)行評估，提出防范、應(yīng)急與減緩措施[2]。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的基本流程為風(fēng)險(xiǎn)識別、源項(xiàng)分析、后果計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和評價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)管理。

2.1　風(fēng)險(xiǎn)識別

2.1.1物質(zhì)識別

瓦斯的主要成分是甲烷，屬易燃性氣體，在空氣中具有一定濃度(5%～15%)時(shí)，遇熱源或明火有燃燒爆炸危險(xiǎn)。瓦斯泄露發(fā)生爆炸后可發(fā)生火災(zāi)，另外瓦斯泄露可以形成瓦斯云團(tuán)并發(fā)生云團(tuán)爆炸；在實(shí)際情況中瓦斯云團(tuán)常常同空氣混合發(fā)生擴(kuò)散，遇到火源時(shí)產(chǎn)生云團(tuán)擴(kuò)散爆炸，爆炸過程中由于不完全燃燒將會產(chǎn)生大量CO，進(jìn)而對居民健康造成威脅。甲烷的理化性質(zhì)及基本特征見表1。

表1　甲烷的理化性質(zhì)及基本特征表

續(xù)表1

2.1.2生產(chǎn)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)識別

煤礦在工業(yè)場地建設(shè)瓦斯抽采站，瓦斯氣體采用儲氣罐儲存。瓦斯儲氣罐多為管道連接閥門控制，在裝料、輸料過程及一般情況存儲均有可能引起物料泄漏。采用事故樹分析法進(jìn)行瓦斯儲罐爆炸事故的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響評價(jià)。瓦斯儲氣罐的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因子主要有：①設(shè)備因素：管道、儲罐堵塞或漏氣。②人為因素：操作不當(dāng)、管理不嚴(yán)、環(huán)保安全意識差。③自然或人為破壞因素：自然災(zāi)害或其它不可抗拒突發(fā)因素[3]。

2.2　源項(xiàng)分析

煤礦工業(yè)場地瓦斯抽放站按瓦斯儲氣罐容積分別為1000m3、5000m3、10000m3三個(gè)等級進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)有關(guān)資料介紹，設(shè)備容器一般破裂泄漏的事故概率在1×10-5/年。此外，據(jù)儲罐事故分析報(bào)道，儲存系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)爆炸等重大事故概率小于1×10-6/年。由于設(shè)備質(zhì)量、施工水平、經(jīng)濟(jì)狀況的提高，儲罐容積相對小以及抽放氣體中瓦斯含量低，所以儲氣罐重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生概率當(dāng)屬于“不易發(fā)生”的性質(zhì)范疇。

2.3　后果計(jì)算

2.3.1爆炸能量計(jì)算

E=V·H

式中：E——爆炸能量；

V——參與反應(yīng)的可燃?xì)怏w體積，m3；

H——可燃?xì)怏w的高燃燒熱值，kJ/m3；H甲烷=39860。

根據(jù)上述公式計(jì)算不同體積的瓦斯爆炸釋放的能量。見表2。

表2　不同體積的瓦斯爆炸釋放的能量

2.3.2爆炸影響范圍計(jì)算

爆炸性氣體液態(tài)儲存，如果瞬間泄露后遇到延遲點(diǎn)火或儲存時(shí)泄露到空氣中，遇到火源，則可能發(fā)生蒸汽云爆炸。根據(jù)荷蘭應(yīng)用研究院(TNO)預(yù)測蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑公式計(jì)算：

式中：Cs——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，取決于損害等級，從重到輕依次為0.03、0.06、0.15、0.4。單位為mJ-1/3；

N——效率因子，一般取N=10%

E——爆炸總能量，KJ。

由以上公式可預(yù)測出不同體積的瓦斯爆炸時(shí)的影響范圍，見表3。

表3　損害等級及爆炸損害影響范圍表

2.4　風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算與評價(jià)

泄露的瓦斯氣與空氣混合形成云團(tuán)之后，其中的甲烷濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，遇到火源即發(fā)生爆炸，造成破壞。云團(tuán)爆炸對人體的影響區(qū)域分為死亡區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)，在死亡區(qū)內(nèi)因沖擊波的作用將導(dǎo)致人體肺出血而死亡的概率為50%，重傷區(qū)內(nèi)因沖擊波的作用將導(dǎo)致人體二膜破裂的概率為50%。建筑物受爆炸沖擊波的作用將垮塌并發(fā)生火災(zāi)。所以應(yīng)保證此周圍居民均在安全距離外，人員和財(cái)產(chǎn)不至受瓦斯泄露云團(tuán)爆炸影響。

2.5　風(fēng)險(xiǎn)管理

2.5.1風(fēng)險(xiǎn)防范措施

(1)設(shè)備的選材、設(shè)計(jì)、制造、安裝、試壓等符合國家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求；

(2)管道、閥門、墊片選用耐腐蝕的材料；

(3)安全閥、液位計(jì)、阻火器等安全附件必須經(jīng)常檢查、維護(hù)、定期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)檢修，不能故障使用；

(4)對設(shè)備、管道定期做防腐處理，防止大氣和化學(xué)腐蝕造成的沙眼泄漏，對各種管道要按要求涂刷成不同顏色，瓦斯管道要有流向標(biāo)志；

(5)項(xiàng)目采用PLC 控制系統(tǒng)，在選用儀表時(shí)，應(yīng)選用動作靈敏、質(zhì)量可靠的儀表；

(6)對各種泵實(shí)行定期檢修制度，定期更換；

(7)在容器泄漏瓦斯的地方設(shè)置固定式可燃?xì)怏w報(bào)警器，并配置移動式可燃?xì)怏w監(jiān)測儀，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理瓦斯泄漏事故。

2.5.2應(yīng)急預(yù)案

建設(shè)單位應(yīng)針對可能的環(huán)境事故編制應(yīng)急預(yù)案。從應(yīng)急工作程序上，可以分為預(yù)防預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急處理、應(yīng)急終止、信息發(fā)布五個(gè)步驟。

(1)預(yù)防預(yù)警：根據(jù)突發(fā)事件的嚴(yán)重性、緊急程度和可能波及的范圍，劃分預(yù)警級別，并根據(jù)事態(tài)的發(fā)展情況和采取措施的效果，提高或者降低應(yīng)急預(yù)警級別。

(2)應(yīng)急響應(yīng)：環(huán)境安全突發(fā)事件發(fā)生后，應(yīng)立即啟動并實(shí)施相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)向環(huán)保部門及政府上報(bào)；同時(shí)，啟動建設(shè)單位應(yīng)急專業(yè)指揮機(jī)構(gòu)；應(yīng)急救援力量應(yīng)立即開展應(yīng)急救援工作；需要其他應(yīng)急救援力量支援時(shí)，應(yīng)及時(shí)向政府提出申請。

(3)應(yīng)急處理：對各類環(huán)境事故，根據(jù)相應(yīng)的救援方案進(jìn)行救援的處理，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測。

(4)應(yīng)急終止：應(yīng)急終止須經(jīng)現(xiàn)場救援指揮部確認(rèn)，由現(xiàn)場救援指揮部向所屬各專業(yè)應(yīng)急救援隊(duì)伍下達(dá)應(yīng)急終止命令。應(yīng)急狀態(tài)終止后，建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)上級有關(guān)指示和實(shí)際情況，繼續(xù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測和評價(jià)工作，直至其他補(bǔ)救措施無需繼續(xù)進(jìn)行為止。

(5)信息發(fā)布：突發(fā)環(huán)境安全事件終止后，要通過報(bào)紙、廣播、電視和網(wǎng)絡(luò)等多種媒體方式，及時(shí)發(fā)布準(zhǔn)確、權(quán)威的信息，正確引導(dǎo)社會輿論，增強(qiáng)對于環(huán)境安全應(yīng)急措施的透明度。

3結(jié)論

煤礦瓦斯是指煤炭礦井開采過程中從煤層及其圍巖涌入礦井巷道和工作面的天然氣體，達(dá)到一定濃度時(shí)，能使人因缺氧而窒息，當(dāng)空氣中瓦斯含量為5%～16%時(shí)，遇火會引起爆炸，造成事故。瓦斯儲罐泄漏引起的爆炸是《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 煤炭采選工程》(HJ619-2011)中關(guān)于防范煤炭采選工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(主要包括煤矸石堆置場潰壩、露天礦排土場滑坡、瓦斯儲罐泄漏引起的爆炸防范)的重要內(nèi)容之一。本文主要探討煤礦瓦斯儲罐泄漏引起的爆炸的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，探討了氣體儲罐站爆炸事故的環(huán)境影響范圍界定及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急與防范措施?；趯Ρㄌ匦缘姆治?，計(jì)算得出不同體積瓦斯儲氣罐爆炸時(shí)產(chǎn)生的能量。根據(jù)爆炸能量進(jìn)一步計(jì)算了爆炸影響范圍。據(jù)此提出了風(fēng)險(xiǎn)防范措施和應(yīng)急預(yù)案。

參考文獻(xiàn)：

[1]《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 煤炭采選工程》(HJ619-2011).

[2]《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ/T169-2004).

[3]魏鴻業(yè)，胡愛軍.氫氣儲罐站爆炸事故的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).青海氣象，2007-01.

On Environmental Risk Assessment of Coal Mine Gas Storage Tank

YANG Shaohua

(Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry，Taiyuan Shanxi 030001)

Abstract：This paper discusses the possible accident of coal mine gas storage tanks in the explosion accident for the environmental risk assessment，emergency and prevention measures are put forward.

Keywords：coal mine；gas storage tanks；environmental risk

作者簡介：楊少華，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)給排水工程專業(yè)，工程師，主要從事環(huán)境影響評價(jià)工作

中圖分類號：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)06-0167-03