安全生產(chǎn)技術(shù)輔導(dǎo)：淺析瓦斯排放的安全措施

　　《煤礦安全規(guī)程》(1992年版)及《〈煤礦安全規(guī)程〉1992年版執(zhí)行說明》(以下簡稱《規(guī)程》和《執(zhí)行說明》)對獨(dú)頭巷道停風(fēng)和恢復(fù)通風(fēng)、送電的安全措施作了原則性的規(guī)定。但筆者認(rèn)為，有些條文欠具體，《規(guī)程》與《執(zhí)行說明》在個別問題上存在些矛盾，現(xiàn)場執(zhí)行過程中，各單位對有關(guān)規(guī)定的理解存在些差異，處理不妥，很有可能導(dǎo)致事故。瓦斯排放涉及問題多，實(shí)施時，各部門必須協(xié)調(diào)配合，才能做到萬無一失。

　　1　關(guān)于排放瓦斯?jié)舛鹊目刂?/P>

　　1.1　瓦斯?jié)舛鹊目刂?/P>

　　《規(guī)程》第146條規(guī)定，如果停風(fēng)區(qū)中，瓦斯?jié)舛瘸^1%或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須制定排除瓦斯或二氧化碳的安全措施，控制風(fēng)流，使排出的風(fēng)流在同全風(fēng)壓風(fēng)流混合處的瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過1.5%，回風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)還必須停電撤人。只有經(jīng)過瓦斯檢查，證實(shí)恢復(fù)通風(fēng)的巷道風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀^1%和二氧化碳濃度不超過1.5%時，方可人工恢復(fù)局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)的巷道中一切電氣設(shè)備的供電。而《執(zhí)行說明》第42條規(guī)定，必須使獨(dú)頭巷道排出的風(fēng)流在全風(fēng)壓風(fēng)流混合處的瓦斯?jié)舛炔怀^1%，二氧化碳濃度不超過1.5%。對于全風(fēng)壓混合處瓦斯?jié)舛鹊囊?guī)定，《規(guī)程》與《執(zhí)行說明》規(guī)定不一，現(xiàn)場執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。應(yīng)當(dāng)說明，排出風(fēng)流中瓦斯?jié)舛仍降驮桨踩鄳?yīng)的排放時間較長，對于一些瓦斯涌出量較大的掘進(jìn)工作面，正常生產(chǎn)時，回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛染徒咏?%，排放過程中獨(dú)頭巷道本身尚有大量瓦斯涌出，若將全風(fēng)壓混合處瓦斯?jié)舛劝床怀^1%來執(zhí)行，所需要的排放時間過長，對井下其它地方生產(chǎn)的影響更大，有些礦井基本上到了無法執(zhí)行的地步，于是出現(xiàn)一些抵觸情緒，干脆不按規(guī)定執(zhí)行，快速排放，濃度也就無數(shù)值上的控制，處理不妥就可能釀成事故。筆者認(rèn)為，將全風(fēng)壓混合處瓦斯?jié)舛葒?yán)格控制在1.5%以下，比較現(xiàn)實(shí)，辦法是在混合處設(shè)瓦斯探頭，進(jìn)行報警斷電。

　　1.2　控制排放瓦斯的方法

　　為使排放瓦斯風(fēng)流在同全風(fēng)壓風(fēng)流混合后，其中的瓦斯?jié)舛炔怀蓿仨毑扇】刂婆欧欧椒?，?yán)禁“一風(fēng)吹”，現(xiàn)場采取的控制方法主要有：

　　(1)增阻限風(fēng)法。增阻限風(fēng)法的實(shí)質(zhì)就是增加局部通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，以限制局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，達(dá)到控制排放瓦斯的目的。主要方法有2種，一是在局部通風(fēng)機(jī)入風(fēng)口用木板阻擋;二是在風(fēng)機(jī)出風(fēng)側(cè)用繩子捆綁。

　　(2)分風(fēng)限風(fēng)法。分風(fēng)限風(fēng)法的實(shí)質(zhì)是讓風(fēng)流分岔，只讓部分風(fēng)流通過風(fēng)筒進(jìn)入獨(dú)頭巷道以排放瓦斯，另一股風(fēng)流則同全風(fēng)壓風(fēng)流一起稀釋排放出來的瓦斯。主要有2種：一是在風(fēng)機(jī)出風(fēng)側(cè)設(shè)“三通”，通過調(diào)節(jié)2個閥門的開啟程度來控制進(jìn)入獨(dú)頭巷道的風(fēng)量;另一種是將風(fēng)筒在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口斷開，調(diào)節(jié)對口位置以控制送入獨(dú)頭巷道的風(fēng)量。

　　(3)逐段排放法。逐段排放法是指在獨(dú)頭巷道內(nèi)將風(fēng)筒斷開，將獨(dú)頭巷道內(nèi)積存的瓦斯由外向里逐段排放出來。

　　上述三類控制排放瓦斯的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，增阻限風(fēng)法缺點(diǎn)是風(fēng)機(jī)處于高風(fēng)阻狀態(tài)下啟動并運(yùn)行，易處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且風(fēng)量控制不易把握。分風(fēng)限風(fēng)法缺點(diǎn)也在于風(fēng)量不易根據(jù)全風(fēng)壓混合處的瓦斯?jié)舛葋頊?zhǔn)確控制，實(shí)際操作時容易出現(xiàn)風(fēng)量過小而影響排放速度，風(fēng)量過大又增加了排出的瓦斯量，使全風(fēng)壓混合處瓦斯?jié)舛瘸?，若能通過設(shè)在全風(fēng)壓混合處的探頭自動控制往獨(dú)頭巷道中的送風(fēng)量，則此法也比較理想。逐段排放法的缺點(diǎn)在于排放瓦斯人員處于濁風(fēng)中，操作不當(dāng)就會存在不安全隱患。若排放人員有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，能嚴(yán)格控制排放量，安全問題是能解決的，此方法的優(yōu)點(diǎn)在于風(fēng)機(jī)吸入的風(fēng)量全部用于排放并稀釋瓦斯，所以在停風(fēng)區(qū)內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛雀咔胰L(fēng)壓風(fēng)量又不太大時，采用逐段排放比較好。

　　2　有關(guān)參數(shù)計算

　　獨(dú)頭掘進(jìn)巷道停風(fēng)后，其內(nèi)部積存的瓦斯量、瓦斯?jié)舛取⑴欧艜r最大供風(fēng)量、最大排放量和最短的排放時間都很有必要在排放前制定的安全措施報告中計算出來，這樣一是有利于排放瓦斯人員在實(shí)際操作時做到心中有數(shù)，二是有利于妥善安排停電撤人區(qū)域內(nèi)各部門的工作。嚴(yán)格講，井下條件復(fù)雜，有關(guān)計算屬于估算，與實(shí)際情況未必完全相符，執(zhí)行時應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。

　　2.1　獨(dú)頭巷道內(nèi)積存的瓦斯量

　　VCH4=KQCH4t

　　式中　VCH4――獨(dú)頭巷道內(nèi)積存的瓦斯量，m3;

　　QCH4――正常時獨(dú)頭巷道的絕對瓦斯涌出量，m3/min;

　　t――停風(fēng)時間，min;

　　K――停風(fēng)后獨(dú)頭巷道內(nèi)絕對瓦斯涌出量與正常掘進(jìn)時絕對瓦斯涌出量之比值，K值因礦井及獨(dú)頭巷道的具體情況，即瓦斯涌出源的構(gòu)成不同而不同，但停風(fēng)后由于巷道不掘進(jìn)，CH4涌出量減小，故K<1，一般為0.3～0.7。

　　2.2　獨(dú)頭巷道內(nèi)積存的瓦斯?jié)舛?/P>

　　C=VCH4×100/LS=KQCH4t×100/LS

　　式中　C――獨(dú)頭巷道內(nèi)CH4平均濃度，%;

　　L――獨(dú)頭巷道長度，m;

　　S――獨(dú)頭巷道平均斷面積，m2。

　　當(dāng)停風(fēng)時間很長，即t值很大時，有可能使計算出的C≥100%，這與實(shí)際情況不符，此時取C=100%，從另一方面講，獨(dú)頭巷道內(nèi)CH4分布是不均勻的。

　　2.3　最大排放量

　　M=Q0(1.5-C0)/100

　　式中　M――從獨(dú)頭巷道中每分鐘最多允許排出的瓦斯量，m3/min;

　　Q0――全風(fēng)壓通風(fēng)巷道中風(fēng)量，m3/min;

　　C0――全風(fēng)壓通風(fēng)巷道入風(fēng)流中攜帶的CH4濃度，%。

　　2.4　最大供風(fēng)量

　　Qmax=M×100/C=Q0(1.5-C0)/C

　　式中　Qmax――允許往獨(dú)頭巷道內(nèi)供風(fēng)量的最大值，m3/min;

　　C――獨(dú)頭巷道內(nèi)平均CH4濃度，%。

　　2.5　排放時間T

　　由VCH4+KQCH4T=MT知：

　　T=VCH4/(M-KQCH4)

　　式中　T――排放獨(dú)頭巷道中瓦斯所需要的時間，min。

　　嚴(yán)格講，排放瓦斯時間T應(yīng)根據(jù)實(shí)際操作時再定，以上計算是按最大排放量來推算的，實(shí)際操作時，排放瓦斯風(fēng)流同全風(fēng)壓混合處的CH4濃度不可能恒為1.5%，另外還應(yīng)考慮，瓦斯排放完后，必須等30 min，確證無異常變化后，方可恢復(fù)正常供風(fēng)與生產(chǎn)，故實(shí)際排放時間可參考本礦過去的經(jīng)驗(yàn)值。

　　3　關(guān)于排放瓦斯時停電、撤人的范圍

　　排放瓦斯時，為防止發(fā)生瓦斯爆炸，一是要嚴(yán)格控制排放瓦斯風(fēng)流中CH4的濃度;二是要堅決杜絕排放瓦斯風(fēng)流流經(jīng)線路上一切火源，故必須確定停電撤人范圍;三是一旦發(fā)生事故，為最大限度地減少人員傷亡并防止人員誤入危險區(qū)，一定要明確撤人范圍。關(guān)于這一點(diǎn)《規(guī)程》及《執(zhí)行說明》只作了些原則性規(guī)定，即要求獨(dú)頭巷道的回風(fēng)系統(tǒng)必須停電撤人，但在現(xiàn)場執(zhí)行時存在很多問題，主要焦點(diǎn)在于什么是獨(dú)頭巷道的回風(fēng)系統(tǒng)。

　　對于如圖1所示的角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，假如正常通風(fēng)時期各分支風(fēng)流方向如圖中箭頭所示，分支6為獨(dú)頭巷道，內(nèi)部積存了大量CH4需要排放，AB分支5屬角聯(lián)巷道，風(fēng)向?yàn)锳→B，排放瓦斯時，排放瓦斯風(fēng)流通過分支2進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)而不會進(jìn)入分支5，但當(dāng)1、2、3、4四條分支的風(fēng)阻有變化時，角聯(lián)分支5的風(fēng)量及風(fēng)流方向均有可能發(fā)生變化，排放瓦斯風(fēng)流就有可能由B點(diǎn)進(jìn)入，侵蝕分支5，通過A點(diǎn)再侵蝕分支4(若忽略局部通風(fēng)機(jī)作用，只要R1R4

　　筆者認(rèn)為，(88)煤安字第153號文件對排放瓦斯時停電撤人的規(guī)定較全面，即“凡是受排放瓦斯影響的硐室、巷道和被排放瓦斯風(fēng)流切斷安全出口的采掘工作面，必須撤人停止作業(yè)，指定警戒人員的位置，禁止其他人員進(jìn)入。排放瓦斯流經(jīng)巷道內(nèi)的電氣設(shè)備必須指定專人在采區(qū)變電所和配電點(diǎn)兩處同時切斷電源，并設(shè)警示牌和設(shè)專人看管。”若按此規(guī)定，圖1中分支5和分支4都必須撤人停止作業(yè)，相應(yīng)的電氣設(shè)備必須停電。但現(xiàn)場對此規(guī)定的理解也存在一些差異，一是對“切斷安全出口”這一概念的理解，在多遠(yuǎn)距離內(nèi)屬于切斷安全出口。有些礦把凡是處于排放瓦斯巷道回風(fēng)側(cè)的采掘工作面定為被切斷安全出口的采掘工作面，而處于入風(fēng)側(cè)的采掘工作面不屬于此列。有些礦，如淮南礦務(wù)局潘一煤礦，對實(shí)行分區(qū)通風(fēng)的各采區(qū)，以采區(qū)為界，在一個采區(qū)中，只要有排放瓦斯工程，該采區(qū)內(nèi)所有采掘工作面都必須撤人停止作業(yè)，這樣做的安全系數(shù)更大。

　　4　結(jié)論

　　瓦斯排放本身是一種消除隱患的安全措施，但執(zhí)行不好也會出問題。為做好這一工作，關(guān)鍵要做好以下幾點(diǎn)：第一，嚴(yán)格控制排放濃度，確保排放瓦斯風(fēng)流同全風(fēng)壓混合處風(fēng)流中CH4濃度不超過1.5%，并保證不發(fā)生循環(huán)風(fēng);第二，應(yīng)正確選擇排放線路，必要時應(yīng)對通風(fēng)系統(tǒng)作適當(dāng)調(diào)整，使排放瓦斯風(fēng)流盡量沿最短的線路進(jìn)入總回風(fēng)系統(tǒng)，避免切斷其它硐室和采掘工作面的安全出口，并保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性;第三，對于停電撤人的范圍，一定要適當(dāng)增加安全系數(shù)，對于可能影響也可能不影響的區(qū)域，一定要劃為停電撤人的范圍內(nèi)，這一方面是為防止發(fā)生爆炸，另一方面是一旦出現(xiàn)事故，能盡可能減少人員傷亡;第四，要加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督和管理，各部門要密切合作，防止失誤。

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