礦井瓦斯排放作業(yè)及安全措施分析

李博勤

(銅川市耀州區(qū)煤炭工業(yè)局，陜西 銅川 727100)

0 引言

煤炭的開(kāi)采和應(yīng)用在創(chuàng)造巨大價(jià)值的同時(shí)，也伴隨著各類(lèi)生產(chǎn)事故的發(fā)生，而瓦斯災(zāi)害是最為常見(jiàn)的事故之一[1-3]。礦井瓦斯在經(jīng)處理后可以作為燃料和工業(yè)原料，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)和利用還能為環(huán)境保護(hù)事業(yè)作出貢獻(xiàn)。因此，許多礦井開(kāi)展了瓦斯抽放工作，以降低開(kāi)采時(shí)的瓦斯涌出量預(yù)防各類(lèi)瓦斯事故，且可以減少通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)間接提升礦井生產(chǎn)效益[4-6]。然而，在技術(shù)條件和工程背景不能滿足瓦斯抽放需要時(shí)，直接進(jìn)行瓦斯排放不考慮瓦斯的回收利用，就成為了保證人員安全的必然選擇[7-9]。例如，因種種原因造成的部分區(qū)域瓦斯積聚時(shí)，即需要進(jìn)行瓦斯排放；比較典型的情境為主通風(fēng)機(jī)停電或停風(fēng)后，在井下全風(fēng)壓通風(fēng)的采掘工作面瓦斯?jié)舛瘸霭踩a(chǎn)的規(guī)定值。

為此，針對(duì)一定條件下的瓦斯積聚，具體分析瓦斯排放的作業(yè)計(jì)劃和流程，并對(duì)排放方法進(jìn)行探究，以期減少瓦斯災(zāi)害，更好地保障礦井安全生產(chǎn)。

1 編制作業(yè)計(jì)劃

1.1 作業(yè)計(jì)劃內(nèi)容

在作業(yè)計(jì)劃或是作業(yè)方案中，首先應(yīng)確定參加瓦斯排放的人員及負(fù)責(zé)人，明確職責(zé)范圍及協(xié)調(diào)配合機(jī)制。在排放方法的選擇中，瓦斯排放針對(duì)的是因種種原因造成的瓦斯積聚，區(qū)別于瓦斯抽放的以能源利用為目的，瓦斯排放更注重保證礦井作業(yè)環(huán)境的安全性；因此，瓦斯排放方法的選擇主要應(yīng)結(jié)合作業(yè)位置和瓦斯的具體來(lái)源。此外，排放作業(yè)過(guò)程中的停電及撤人范圍、站崗警戒地點(diǎn)、警戒人員及匯報(bào)地點(diǎn)、風(fēng)流第1混合點(diǎn)瓦斯監(jiān)測(cè)、參加排放的人員及職責(zé)等都應(yīng)做出明確規(guī)定，并繪制排放瓦斯示意圖，圖中應(yīng)標(biāo)明瓦斯排放風(fēng)流路線、站崗警戒地點(diǎn)等內(nèi)容。

結(jié)合工程實(shí)踐，針對(duì)采掘工作面、硐室等處的瓦斯積聚，瓦斯排放的一般作業(yè)流程如圖1所示，圖中組織機(jī)構(gòu)因礦企自身設(shè)置不同而略有差異。

圖1 瓦斯排放作業(yè)流程

1.2 技術(shù)要點(diǎn)

在作業(yè)計(jì)劃定稿前，應(yīng)當(dāng)對(duì)排放區(qū)瓦斯積存量、排放瓦斯所需時(shí)間進(jìn)行估算，瓦斯積存量按式(1)估算，所需時(shí)間的計(jì)算參照式(2)[10-12]。

Q=S·L·ω

(1)

式中，Q為預(yù)計(jì)排放瓦斯量，m3；S為巷道斷面面積，巷道變形率取50%，m2；L為排放區(qū)巷道的長(zhǎng)度，m；ω為平均瓦斯?jié)舛龋?。

T=Q/(Q扇×1%)

(2)

式中，T為排放瓦斯所需時(shí)間，min；Q為預(yù)計(jì)排放瓦斯量，m3；Q扇為局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量，排放瓦斯時(shí)風(fēng)筒出口風(fēng)量，m3/min。

所有參加排放瓦斯人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)排放瓦斯措施，明確各自職責(zé)，全面認(rèn)真檢查儀器、儀表及裝備,確保完好。瓦斯排放前，要撤出排放瓦斯巷道內(nèi)回風(fēng)流經(jīng)區(qū)域的全部人員，切斷回風(fēng)區(qū)域一切電源。全風(fēng)壓風(fēng)流混合處懸掛甲烷傳感器或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀，報(bào)警濃度設(shè)為1%。通風(fēng)機(jī)及開(kāi)關(guān)附近10 m范圍內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛戎挥性?.5%以下時(shí)，方可開(kāi)啟通風(fēng)機(jī)。排放瓦斯前應(yīng)向調(diào)度室匯報(bào)。

2 局部通風(fēng)機(jī)排放瓦斯

礦井井下盲巷停電或停風(fēng)后的獨(dú)頭巷道容易引起瓦斯積聚，從而導(dǎo)致瓦斯?jié)舛瘸^(guò)規(guī)定值，在此情況下，選擇局部通風(fēng)機(jī)瓦斯排放法較為適宜[13-15]。

2.1 分級(jí)管理

2.1.1 級(jí)別劃分

經(jīng)檢查巷道內(nèi)最高瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)1%和最高二氧化碳濃度不超過(guò)1.5%，且局部通風(fēng)機(jī)及其開(kāi)關(guān)地點(diǎn)附近10 m以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)0.5%時(shí)，即可由當(dāng)班電工會(huì)同瓦斯檢查員人工開(kāi)啟局部通風(fēng)機(jī)，恢復(fù)掘進(jìn)巷道的通風(fēng)。當(dāng)臨時(shí)停風(fēng)的掘進(jìn)巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)1%或二氧化碳濃度超過(guò)1.5%，最高瓦斯?jié)舛群投趸紳舛炔怀^(guò)3%時(shí)，由通風(fēng)隊(duì)跟班隊(duì)長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)組織瓦斯檢查員會(huì)同該地點(diǎn)電工采取安全措施，控制風(fēng)流排放瓦斯。當(dāng)臨時(shí)停風(fēng)的掘進(jìn)巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛然蚨趸紳舛瘸^(guò)3%時(shí)，必須成立瓦斯排放領(lǐng)導(dǎo)小組，由總工程師任組長(zhǎng)，通防科科長(zhǎng)或通風(fēng)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)任副組長(zhǎng)，通風(fēng)隊(duì)、通防科、調(diào)度室、安監(jiān)科、救護(hù)隊(duì)、機(jī)電科、施工區(qū)隊(duì)相關(guān)人員擔(dān)任成員。排放瓦斯時(shí)由通防科科長(zhǎng)或通風(fēng)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，礦井總工程師在調(diào)度室指揮，直到排放結(jié)束。

2.1.2 高濃度瓦斯排放前的檢查

當(dāng)巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛然蚨趸紳舛瘸^(guò)3%時(shí)，排放瓦斯前必須做好以下5點(diǎn)。①總工程師或通防科科長(zhǎng)組織對(duì)排放瓦斯流經(jīng)區(qū)域內(nèi)回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，在回風(fēng)系統(tǒng)存在較大安全隱患的情況下，嚴(yán)禁進(jìn)行瓦斯排放工作；②必須在排放瓦斯地點(diǎn)兩道反向風(fēng)門(mén)外安裝電話，并保持通訊暢通；③必須在排放瓦斯第1風(fēng)流混合點(diǎn)下風(fēng)側(cè)3～5 m處安設(shè)甲烷傳感器，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%時(shí)，必須及時(shí)減小風(fēng)量，降低瓦斯?jié)舛?；④由總工程師組織有關(guān)人員統(tǒng)一學(xué)習(xí)專(zhuān)項(xiàng)瓦斯排放措施并簽字，瓦斯排放措施上報(bào)集團(tuán)公司審批或備案；⑤電話和甲烷傳感器安設(shè)不齊全的，嚴(yán)禁進(jìn)行瓦斯排放。

2.1.3 注意事項(xiàng)

瓦斯排放到巷道末端且第1風(fēng)流混合點(diǎn)瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在1.0%以下30 min后，由排放瓦斯現(xiàn)場(chǎng)指揮人員、瓦檢員和安監(jiān)員共同進(jìn)入巷道內(nèi)檢查通風(fēng)、瓦斯等情況，確認(rèn)無(wú)異常后方可結(jié)束瓦斯排放工作。瓦斯排放前、后，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員必須及時(shí)向礦井調(diào)度室和通風(fēng)調(diào)度匯報(bào)，參加排放的工作人員必須聽(tīng)從現(xiàn)場(chǎng)指揮人員命令，統(tǒng)一行動(dòng)，嚴(yán)禁擅離職守。所有受停風(fēng)影響的區(qū)域，必須立即切斷電源，撤出所有作業(yè)人員；制定瓦斯排放措施，逐級(jí)恢復(fù)掘進(jìn)工作面的正常通風(fēng)。

2.2 方法比較

2.2.1 風(fēng)筒錯(cuò)口法

對(duì)于臨時(shí)停風(fēng)地點(diǎn)或盲巷內(nèi)預(yù)留有風(fēng)筒的巷道，可采取在風(fēng)門(mén)外安設(shè)風(fēng)筒“三通”鎖風(fēng)控制風(fēng)流或風(fēng)筒錯(cuò)口對(duì)接控制風(fēng)流等瓦斯排放方法。根據(jù)風(fēng)流第1混合點(diǎn)瓦斯?jié)舛龋ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)筒“三通”或風(fēng)筒錯(cuò)口面積控制排放巷道的風(fēng)量，確保風(fēng)流第1混合點(diǎn)瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)1.5%。在此期間嚴(yán)禁任何無(wú)關(guān)人員進(jìn)入盲巷及其回風(fēng)流經(jīng)的區(qū)域。在排放瓦斯與新鮮風(fēng)流混合回風(fēng)口下風(fēng)側(cè)10～15 m處吊掛一個(gè)瓦斯便攜儀，安排專(zhuān)人查看，達(dá)到或超過(guò)1%時(shí)及時(shí)通知調(diào)節(jié)人員減小供風(fēng)量。瓦斯排放到巷道末端且第1風(fēng)流混合點(diǎn)瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在1.0%以下30 min后，由排放瓦斯現(xiàn)場(chǎng)指揮人員、瓦檢員和安監(jiān)員共同進(jìn)入巷道內(nèi)檢查通風(fēng)、瓦斯等情況，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后方可結(jié)束瓦斯排放工作。由于此種方法是風(fēng)機(jī)開(kāi)啟后對(duì)接風(fēng)筒，風(fēng)機(jī)有效風(fēng)量大，對(duì)接困難，不便于操作，但能有效控制回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，是目前排放瓦斯常用的方法?/p>

2.2.2 逐段排放瓦斯法

瓦斯排放時(shí)分別采用長(zhǎng)度5 m、10 m、20 m的風(fēng)筒，逐步從回風(fēng)口向巷道深處排放。具體作業(yè)時(shí)，采用風(fēng)筒錯(cuò)口法先接一節(jié)5 m長(zhǎng)的風(fēng)筒，取下5 m風(fēng)筒；采用風(fēng)筒錯(cuò)口法接10 m長(zhǎng)的風(fēng)筒，采用風(fēng)筒錯(cuò)口法再接一節(jié)5 m長(zhǎng)的風(fēng)筒，取下15 m風(fēng)筒，采用風(fēng)筒錯(cuò)口法接20 m長(zhǎng)的風(fēng)筒。每一步驟結(jié)束后，必須檢查風(fēng)筒出風(fēng)口后側(cè)回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，小?.5%時(shí)方準(zhǔn)進(jìn)行下一步驟。以巷道回風(fēng)口為起點(diǎn)，由外向里逐段排放，重復(fù)如上瓦斯排放程序直到排放完畢。采用風(fēng)筒錯(cuò)口法直接接上10 m或20 m風(fēng)筒操作時(shí)，必須確保風(fēng)流混合點(diǎn)瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)1.0%。該方法能有效減少高濃度瓦斯區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)距離往返運(yùn)送風(fēng)筒的工作量，然而在瓦斯由高濃度向低轉(zhuǎn)化時(shí)增加了轉(zhuǎn)換次數(shù)，因此安全系數(shù)較小，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況研判后謹(jǐn)慎使用。

3 主通風(fēng)機(jī)排放瓦斯

3.1 瓦斯積聚原因及應(yīng)急處置

3.1.1 瓦斯積聚原因

主要通風(fēng)機(jī)檢修、礦井反風(fēng)等原因造成全礦井或區(qū)域通風(fēng)有計(jì)劃或無(wú)計(jì)劃停止供風(fēng),礦井因故障導(dǎo)致主通風(fēng)機(jī)停電或停風(fēng)后，在井下全風(fēng)壓通風(fēng)的采掘工作面、鉆場(chǎng)、硐室等全風(fēng)壓通風(fēng)巷道可能會(huì)發(fā)生瓦斯積聚，從而引起瓦斯?jié)舛瘸^(guò)規(guī)定值。

3.1.2 應(yīng)急處置基本原則

所有受停風(fēng)影響的區(qū)域，必須立即切斷電源，撤出所有作業(yè)人員。應(yīng)立即打開(kāi)井口防爆蓋和有關(guān)風(fēng)門(mén)，充分利用自然風(fēng)壓通風(fēng)?；謴?fù)礦井正常通風(fēng)后，制定瓦斯排放措施，逐級(jí)恢復(fù)變電所、機(jī)電硐室和掘進(jìn)工作面的正常通風(fēng)。

3.2 風(fēng)流短路法排放瓦斯

3.2.1 應(yīng)用條件

當(dāng)?shù)V井井下主要巷道瓦斯?jié)舛炔怀耷抑饕L(fēng)機(jī)出風(fēng)口處瓦斯?jié)舛炔怀?%時(shí)，可直接啟動(dòng)主要通風(fēng)機(jī)恢復(fù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)，否則啟動(dòng)主要通風(fēng)機(jī)前，應(yīng)首先打開(kāi)防爆門(mén)或井上下其他風(fēng)門(mén)，采用風(fēng)流短路的方法進(jìn)行排放瓦斯，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口瓦斯?jié)舛炔怀?%時(shí)，逐漸減小短路風(fēng)流至關(guān)閉。

3.2.2 操作流程

在采用主通風(fēng)機(jī)排放礦井瓦斯時(shí)，應(yīng)首先打開(kāi)防爆門(mén)(防爆門(mén)若未開(kāi)啟)或其他風(fēng)門(mén)。接著應(yīng)確保主風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)所有電器設(shè)備10 m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛刃∮?.5%，才能開(kāi)啟主通風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)防爆門(mén)或風(fēng)門(mén)開(kāi)啟大小控制風(fēng)量短路大小，達(dá)到控制排放風(fēng)流中瓦斯?jié)舛却笮〉哪康摹５V井通風(fēng)系統(tǒng)恢復(fù)工作后，應(yīng)由瓦檢員在瓦斯?jié)舛冉抵?%以下時(shí)首先入井，在通風(fēng)情況檢查結(jié)果良好時(shí)，才能允許其他人員有序進(jìn)入(瓦斯?jié)舛鹊陀?.75%)。

4 結(jié)語(yǔ)

排放瓦斯結(jié)束后，應(yīng)由救護(hù)隊(duì)、通風(fēng)部門(mén)、安監(jiān)部門(mén)等共同負(fù)責(zé)全面檢查瓦斯排放區(qū)域內(nèi)瓦斯情況，確認(rèn)安全后，向調(diào)度室匯報(bào)，經(jīng)煤礦總工程師同意后，方可進(jìn)行其它工作?；謴?fù)正常通風(fēng)后，由專(zhuān)職電工對(duì)巷道內(nèi)電氣設(shè)備進(jìn)行安全性防爆檢查，確認(rèn)安全后，方可恢復(fù)送電。瓦斯排放本身就是一種消除安全隱患的安全措施，同樣也是一件危險(xiǎn)性大、影響面廣、十分復(fù)雜的安全技術(shù)性工作，故從制定瓦斯排放措施開(kāi)始,就必須引起高度重視，確保每次排放的安全，杜絕排放過(guò)程中的瓦斯事故。