煤礦用輸送帶著火原因和防治措施

裴增昀

(晉能控股煤業(yè)集團有限公司 晉華宮礦， 山西 大同 037016)

輸送帶著火事故是帶式輸送機最嚴重的事故，也是帶式輸送機傷人事故中傷亡人數(shù)最多的事故。經統(tǒng)計，僅在1984—1995年12年間，煤礦發(fā)生了11次重特大輸送帶著火事故，261人遇難[1-5]. 2015年11月20日雞西杏花煤礦輸送帶著火事故，造成22人遇難[6]. 2020年9月27日重慶松藻煤礦發(fā)生的輸送帶著火事故，導致16人遇難、42人受傷，直接經濟損失2 501萬元。慘重的教訓告誡我們決不能忽視輸送帶發(fā)生火災的潛在危險，同時還要認識到輸送帶著火還可能誘發(fā)瓦斯煤塵爆炸。為保護礦工生命安全，保證煤礦安全生產，應全面掌握引發(fā)輸送帶著火的各種風險因素，并采取防治措施，杜絕同類事故的發(fā)生。

1 輸送帶著火事故的原因分析

火災發(fā)生的三要素是可燃物、熱源和氧氣，其中氧氣在井下是正常存在的。對于帶式輸送機來說，可燃物是輸送帶，熱源(也稱火源)有3個方面：1) 輸送帶打滑摩擦生熱，這是輸送帶著火的主要原因，占輸送帶著火事故的80%以上[7]，主要是輸送機負載過大、輸送帶松弛、輸送帶卡阻等原因造成。2) 外部火源，主要有電氣焊火花、電氣設備著火、電纜失爆著火、輸送帶摩擦易燃物(煤粉、矸石、木材、棉紗等) 引起易燃物高溫或起火。3) 其他火源，主要是液力偶合器噴油著火。當有足夠的熱量和熱容量的火源作用在輸送帶上并達到著火溫度時，輸送帶就會發(fā)生燃燒。輸送帶著火事故樹的分析見圖1.

圖1 輸送帶著火事故樹

從圖1可以看出，不合格輸送帶(非阻燃或阻燃性能不合格)進入煤礦現(xiàn)場是著火的內因，其他因素是著火的外因。

1.1 輸送帶著火內因分析

對輸送帶使用前必須進行檢測的認識不足是不合格輸送帶進入現(xiàn)場的根本原因。必須按《煤礦安全規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)的規(guī)定使用阻燃性能和抗靜電性能符合標準的阻燃輸送帶，即使用具有煤礦礦用產品安全標志證書(以下簡稱煤安證)的輸送帶，在使用前還應按安監(jiān)總規(guī)劃[2012]99號文《煤礦在用安全設備檢測檢驗目錄(第一批)》的規(guī)定，委托專業(yè)安全生產檢測檢驗機構(以下簡稱檢驗機構)試驗合格后方可使用。1995年12月5日，大屯煤電公司姚橋煤礦使用非阻燃輸送帶造成了27人遇難的輸送帶著火事故[8]，以及重慶松藻煤礦輸送帶著火事故，均為輸送帶入井使用前未進行阻燃試驗，阻燃性能不合格。

目前，少數(shù)煤礦尤其是小型煤礦對輸送帶使用前進行檢驗的認識還存在著不足，認為所購買的輸送帶具有煤安證，肯定滿足安全需求，無需在使用前再花較大的檢驗費用進行檢驗。因此，使用前不做檢驗或為了應付上級檢查只對個別或部分輸送帶進行檢驗。那么為什么有了煤安證在使用前還要進行檢驗呢？主要原因是廠家獲得安標證送檢的是樣帶，批量生產時個別廠家存在著偷工減料、配方與工藝不合理等問題，使得輸送帶阻燃性能嚴重下降[9].

某檢驗機構在10多年的時間里，為煤礦輸送帶使用前檢驗了1萬余條，檢驗出近200條不合格輸送帶[10]. 2011年6月至12月，國家安全監(jiān)管總局對部分阻燃輸送帶生產廠家進行了檢查，對現(xiàn)場評審不合格且限期整改復評仍達不到要求的5個生產廠家的31個產品，撤銷了煤安證。對存在使用無安全標志帶芯、檢驗人員能力達不到要求、缺少檢驗設備、安全標志標識使用不規(guī)范等問題的17個生產廠家的196個產品，暫停其安全標志。在檢查中還發(fā)現(xiàn)個別廠家存在檢驗記錄弄虛作假的現(xiàn)象[11].

因此，使用前再次委托檢驗機構試驗是防止不合格輸送帶進入現(xiàn)場的最后一道防線。

1.2 輸送帶著火外因分析

從事故樹分析中可以看出，現(xiàn)場、技術、安全措施和設備使用等的管理不到位是火源產生的根本原因。下面列舉幾個案例來說明這一問題。

電氣焊火花著火：1990年5月8日，雞西小恒山礦造成80人遇難的輸送帶著火事故，就是由氣焊飛濺火花引燃輸送帶造成的[5]. 1986年11月24日，山東山家林煤礦在更換漏斗進行燒焊任務后遺留大量燒焊火渣未予處理引燃輸送帶，導致24人遇難[3]. 這兩起事故都存在安全技術措施不完善、不貫徹、不落實的問題。

電纜失爆著火：1984年8月10日，內蒙扎賚諾爾靈泉礦十一井的備用采區(qū)，因電纜有“雞爪子”、“羊尾巴”、“明接頭”失爆起火引起輸送帶火災，造成23人遇難[3]. 諸如電氣設備著火引起輸送帶著火的案例也有許多，這里不再列舉。

回程托輥卡死著火：前述重慶松藻煤礦輸送帶著火事故，在-63.3 m標高處回程托輥卡死并被輸送帶磨穿形成破口，破口內部沉積粉煤，磨損嚴重的輸送帶與回程托輥滑動摩擦產生高溫和火星，點燃回程托輥破口內積存粉煤。司機發(fā)現(xiàn)輸送帶異常后電話通知地面集控中心停機，靜止的輸送帶被引燃，阻燃性能不合格的輸送帶和煤混合一起燃燒。

輸送帶摩擦煤矸著火：前述姚橋煤礦輸送帶著火事故，清掃工未把掉在底輸送帶下面的矸石清除就提前升井，輸送機運行時底帶與之摩擦，當換班輸送機停運后，熱量積聚的高溫矸石烘烤輸送帶并點燃了輸送帶，著火的輸送帶又引燃了停放在皮帶機道上的4車新輸送帶，擴大了火勢，造成27人遇難。1995年5月4日，龍口礦務局某礦某皮帶巷的一段出現(xiàn)冒頂，由于此處使用木棚支護還有底鼓，巷道斷面小清理浮煤困難，未認真清理造成局部浮煤堆積，輸送帶運行時底帶摩擦浮煤造成浮煤燃燒，當換班輸送機停運后，燃燒的浮煤引燃了輸送帶，造成了經濟損失[12].

油介質液力偶合器著火：1979年12月7日，河南躍進煤礦西翼皮帶下山帶式輸送機由于超負荷運行造成滾筒打滑，液力偶合器易熔塞不合格，提高了易熔塞溫度，導致高溫油迅速膨脹噴出燃燒，引燃了輸送帶和附近電纜，造成18人遇難[13]. 2000年11月30日，山東南屯煤礦中央膠帶機巷第二部帶式輸送機兩臺驅動電機中的一臺電機輸出軸斷裂，使液力偶合器電機側失去支撐，而另一臺電機仍繼續(xù)帶著輸送機運行，失去支撐的液力偶合器在滾筒帶動下高速偏心旋轉并于滾筒發(fā)生碰撞而破碎，透平油甩出被摩擦火花點燃，引燃了第二部輸送帶(非阻燃帶)并全部燃盡，由于救災及時未造成人員傷亡[14].

2 輸送帶著火事故的防治措施

根據上述事故原因分析，結合輸送帶著火案例[1-6]的主要原因和目前現(xiàn)場的管理狀況，從管理、技術層面談一談防治措施。

2.1 管理措施

2.1.1輸送帶使用前必須進行檢測

煤礦對每批和每種輸送帶使用前均要進行檢測，最大限度地減少和消除事故隱患。為了加強使用前檢驗工作的落實，國家應急管理部于2020年11月20日頒布的新版《煤礦重大事故隱患判定標準》(2021年1月1日實施)中做了強制性的規(guī)定：帶式輸送機的輸送帶入井前未經過第三方阻燃和抗靜電性能試驗，或者試驗不合格入井，確定為重大事故隱患。

2.1.2管控好外部火源

1) 嚴格規(guī)范井下電氣焊動火作業(yè)。每次作業(yè)前必須按照《規(guī)程》相關規(guī)定編制安全技術措施，經審批后并嚴格貫徹和實施。

2) 管控好電氣火源。井下供電必須做到使用防爆電氣設備，對供電系統(tǒng)要進行選型設計和整定，不能超負荷運行，各種保護齊全完好，做到“十不準”、“三無”、“四有”、“兩齊”、“三全”、“三堅持”這些安全要求，可防止各種電氣事故的發(fā)生或不擴大其范圍。定期測定高壓電網單相接地電容電流，其值要滿足或采取措施后滿足《規(guī)程》的要求，使電纜接地電弧電流有較好的自熄滅條件。

3) 加強矸石、浮煤與煤塵的清理工作，防止輸送帶與之摩擦使之高溫或燃燒點燃輸送帶。

4) 管控好其他火源。雖然近十幾年水介質液力偶合器已經成熟和使用，但《規(guī)程》仍規(guī)定限矩型液力偶合器嚴禁使用可燃性傳動介質。對于使用油介質的調速型液力偶合器必須有良好的外循環(huán)系統(tǒng)和完善的超溫保護裝置。

2.1.3建立完善的應急管理措施

1) 對安裝在不同地點的帶式輸送機，應分別制定一套具體的、可操作的、安全的輸送帶著火事故現(xiàn)場處置方案，并付諸于演練使之落地。通過演練使救災指揮者和現(xiàn)場工作人員掌握輸送帶滅火的具體方案方法、注意事項、避災路線，熟悉消防設施和各種滅火器材的使用以及存放地點，防止一旦出現(xiàn)事故就措手不及。如前述雞西小恒山輸送帶著火事故，在滅火時工人不會使用滅火器，未能撲滅氣焊飛濺火花引燃的膠條使事故擴大；內蒙扎賚諾爾靈泉礦輸送帶著火事故，井下救災指揮者和工人在救災過程中，由于指揮失誤、措施不當，使火區(qū)產生火風壓，造成風流逆轉，在災區(qū)救火的23人來不及撤出全部遇難；姚橋煤礦輸送帶著火事故中，遇難人員不會正確選擇避災路線，都是迎風往著火的方向向副井撤離，在途中吸入了一氧化碳中毒遇難，若沿著新風井的進風路線撤離，一個人也不會遇難。

2) 消防設施、滅火器材齊全完好，自救器完好有效。

a) 必須按GB50383-2016《煤礦井下消防、灑水設計規(guī)范》設計井下消防灑水系統(tǒng)，并保持水管經常有水并且水量、水壓滿足要求。盡可能將消防水池水位、重要控制閥、加壓泵的運行狀態(tài)等納入井下安全監(jiān)控系統(tǒng)。

b) 機頭、機尾的滅火器材(滅火器、沙箱、鐵鍬等)要按有關規(guī)定配置。在前面提到的輸送帶著火事故中，有幾起事故是因無消防灑水系統(tǒng)或有而無水或有水無消防膠管，不配置滅火器材，貽誤了滅火最佳時機使火災擴大。

c) 下井必須配帶自救器并能熟練使用，自救器要完好有效，并堅定執(zhí)行報廢制度。前述重慶松藻煤礦輸送帶著火事故，煤礦沒有按規(guī)定統(tǒng)一管理、發(fā)放自救器，工人在逃生過程中打開壓縮氧自救器有的沒有氧氣，是失效的。

2.1.4抓好隱患排查，做好設備維檢

隱患的及時發(fā)現(xiàn)和治理是避免輸送帶著火的前提，維護檢修是使設備安全運行、保護裝置有效運行的手段，對損壞的輸送帶、托輥要及時修補和更換。手拉手交接班能及時反映設備的運行現(xiàn)狀和存在的問題，以便當下解決，不帶病運行。教育員工不睡崗、不“三違”。在前述的案例中，這幾個方面未落實也是導致火災事故發(fā)生的原因之一。

2.2 技術措施

保護裝置和監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應齊全可靠、有效運行。煤礦井下帶式輸送機按規(guī)定應該裝有一套井下保護裝置和一套井上監(jiān)控系統(tǒng)，前者是按《規(guī)程》的規(guī)定安裝的，后者是按AQ 1029—2019《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》的規(guī)定安裝的，二者是獨立的，提高了輸送機安全運行的可靠性。當然監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)只有報警功能沒有停機和滅火功能。

在現(xiàn)場，少數(shù)煤礦存在著保護裝置少裝、失效和安裝位置不正確的現(xiàn)象。對于安裝位置不正確的主要是：打滑保護裝置(電感式)和溫度傳感器二者位置錯裝，溫度傳感器探頭、自動灑水裝置噴頭安裝位置不正確。打滑保護裝置應裝在改向(從動)滾筒處，溫度傳感器應裝在驅動滾筒處，同時探頭、噴頭的位置應按廠家說明書或上級主管部門的要求安裝。少裝主要體現(xiàn)在：1) 不裝自動灑水裝置。在保護裝置中，溫度、煙霧和自動灑水裝置構成了降溫滅火系統(tǒng)功能，在報警、停機的同時自動灑水降溫、滅火。少數(shù)煤礦尤其是小型煤礦對阻燃帶的阻燃性認識有欠正確，認為既然是阻燃帶它就不燃燒，因此沒有必要安裝自動灑水裝置，只安裝溫度、煙霧用來報警停車即可。為了更好地理解輸送帶阻燃性，參考有關文獻并結合MT/T 914—2019《煤礦用織物整芯阻燃輸送帶》，對輸送帶進行阻燃性試驗：a) 滾筒摩擦試驗,檢驗輸送帶抗摩擦生熱發(fā)火的能力。在規(guī)定的時間內，輸送帶應為不可燃(不產生火花或被點燃)，同時滾筒表面溫度不超過325 ℃. b) 酒精噴燈燃燒試驗,檢驗輸送帶的自熄性能。當移去火焰溫度為960 ℃的酒精噴燈時，在規(guī)定的時間內能自行熄滅。c) 丙烷巷道燃燒試驗,檢測輸送帶不延燃性。故輸送帶阻燃性是指輸送帶在摩擦熱作用下不燃燒，或者在撤離火源后能自行熄滅并不易自行蔓延。然而煤的熱自燃溫度是350°，當輸送帶使用和維護不當、使用不合格阻燃帶、檢驗檢測溫度誤差大等原因，滾筒表面溫度超過325°時就可能引燃輸送帶上或接觸到的煤炭或煤粉，輸送帶在外部熱源影響下仍可能參與燃燒并蔓延。因此輸送帶的阻燃化并非不燃化，這一點在認識輸送帶阻燃性上至關重要。2) 主要運輸巷道中的輸送機不裝輸送帶張力下降保護裝置。認為安裝了打滑保護就不用安裝輸送帶張力下降保護裝置，打滑保護是在輸送帶嚴重過載、機頭壓煤、卡住，以及出水煤或輸送帶清掃不干凈、滾筒包膠及輸送帶磨損嚴重使摩擦系數(shù)降低情況下，帶速降到額定帶速50%～70%時動作停機。而張緊裝置張緊力不夠時導致牽引力下降，即使不出現(xiàn)前面的幾種情況，若帶速在額定帶速70%～100%，打滑保護并不動作，就會出現(xiàn)輸送帶長時間打滑的現(xiàn)象。1989年8月23日，某礦在輸送機試運轉過程中，因張緊裝置故障導致張力下降保護裝置失效，輸送機松弛打滑摩擦著火，造成15人遇難。失效主要是指對保護裝置不重視，甚至不試驗不維護，導致個別保護失效處于擺設狀態(tài)。前述重慶松藻煤礦輸送帶著火事故，保護裝置就不起作用，即失效。

為保證保護裝置和監(jiān)測裝置有效運行，國家應急管理部于2020年11月20日頒布的新版《煤礦重大事故隱患判定標準》(2021年1月1日實施)中做了強制性規(guī)定：輸送帶防打滑、跑偏、堆煤等保護裝置或者溫度、煙霧監(jiān)測裝置失效的，確定為重大事故隱患。

2.3 應用智能化技術，提高防火災水平

使用智能帶式輸送機是今后的發(fā)展方向，隨著帶式輸送機智能化關鍵技術的逐步突破，其智能控制技術、智能實時監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)都得到了長足發(fā)展，二者融合程度已不斷成熟。目前，部分煤礦帶式輸送機的智能化程度較高，已取得了較好的效果。尤其是個別礦井已安裝使用智能巡檢機器人技術，效果較好。智能巡檢機器人裝有視頻攝像頭、紅外攝像頭、煙霧傳感器、環(huán)境監(jiān)測傳感器等多種監(jiān)視監(jiān)測裝置，與目前只在機頭、機尾處固定安裝的保護裝置和監(jiān)測監(jiān)控傳感器相比，具有巡回、全線整機的實時在線監(jiān)視功能，尤其是能夠監(jiān)視全線的膠帶跑偏、撕裂故障和托輥的運轉狀態(tài)，能夠沿線巡檢巷道的煙霧、溫度狀況以及檢測分析易燃、有毒危險氣體等，實現(xiàn)了對帶式輸送機全線運行故障和環(huán)境監(jiān)測的超前預判、預警。

3 結 語

煤礦各級管理人員和崗位從業(yè)人員要從思想上高度認識輸送帶著火事故的嚴重性和危害性，熟知引發(fā)輸送帶著火的各種因素。在技術措施上，做到保護裝置和監(jiān)控系統(tǒng)齊全、有效，推進智能化技術的應用。在管理措施上，必須堅持輸送帶使用前檢驗；管控好電氣焊等外部火源；以一分安排九分落實的管理理念做好日常維護檢修工作確保設備完好；參照國家安全生產應急救援中心提供的《礦井火災事故應急處置及救援工作要點》，對每部輸送機建立符合實際、可操作的滅火應急措施并進行演練；保證井下消防灑水系統(tǒng)完備、有效。坐實管風險、治隱患這兩道防火墻，消除引發(fā)輸送帶著火的各種隱患，以杜絕輸送帶著火事故的發(fā)生，確保煤礦安全生產。