淺析瓦斯排放的安全措施

1、淺析瓦斯排放的安全措施摘要：瓦斯排放是煤礦處理積聚瓦斯最常見的措施，我國不少煤礦曾在瓦斯排放過程中由于管理不善導致了惡性事故。就瓦斯排放的安全措施的編制、審查和實施等有關問題作探討。關鍵詞：瓦斯排放安全措施瓦斯?jié)舛让旱V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 )對獨頭巷道停風和恢復通風、送電的安全措施作了原則性的規(guī)定。 但筆者認為，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，各單位對有關規(guī)定的理解存在些差異，處理不妥，很有可能導致事故。瓦斯排放涉及問題多， 實施時，各部門必須協(xié)調配合， 才能做到萬無一失。1 關于排放瓦

2、斯?jié)舛鹊目刂?.1 瓦斯?jié)舛鹊目刂埔?guī)程第 146 條規(guī)定，如果停風區(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，控制風流，使排出的風流在同全風壓風流混合處的瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過 1.5%，回風系統(tǒng)內還必須停電撤人。只有經(jīng)過瓦斯檢查，證實恢復通風的巷道風流中瓦斯?jié)舛炔怀^ 1%和二氧化碳濃度不超過 1.5% 時，方可人工恢復局部通風機供風的巷道中一切電氣設備的供電。而執(zhí)行說明第 42 條規(guī)定，必須使獨頭巷道排出的風流在全風壓風流混合處的瓦斯?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

3、，現(xiàn)場執(zhí)行的標準也不一樣。應當說明，排出風流中瓦斯?jié)舛仍降驮桨踩?，但相應的排放時間較長，對于一些瓦斯涌出量較大的掘進工作面，正常生產(chǎn)時，回風流中的瓦斯?jié)舛染徒咏?%，排放過程中獨頭巷道本身尚有大量瓦斯涌出，若將全風壓混合處瓦斯?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。筆者認為，將全風壓混合處瓦斯?jié)舛葒栏窨刂圃?.5%以下，比較現(xiàn)實，辦法是在混合處設瓦斯探頭，進行報警斷電。1.2 控制排放瓦斯的方法為使排放瓦斯風流在同全風壓風流

4、混合后，其中的瓦斯?jié)舛炔怀?，必須采取控制排放方法，嚴禁“一風吹 ”，現(xiàn)場采取的控制方法主要有：(1)增阻限風法。增阻限風法的實質就是增加局部通風機的工作風阻，以限制局部通風機的風量，達到控制排放瓦斯的目的。主要方法有2種，一是在局部通風機入風口用木板阻擋；二是在風機出風側用繩子捆綁。(2)分風限風法。分風限風法的實質是讓風流分岔，只讓部分風流通過風筒進入獨頭巷道以排放瓦斯，另一股風流則同全風壓風流一起稀釋排放出來的瓦斯。 主要有 2 種：一是在風機出風側設 “三通 ”，通過調節(jié)2 個閥門的開啟程度來控制進入獨頭巷道的風量；另一種是將風筒在風機出風口斷開，調節(jié)對口位置以控制送入獨頭巷道的風量。

5、(3)逐段排放法。逐段排放法是指在獨頭巷道內將風筒斷開，將獨頭巷道內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，增阻限風法缺點是風機處于高風阻狀態(tài)下啟動并運行，易處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且風量控制不易把握。分風限風法缺點也在于風量不易根據(jù)全風壓混合處的瓦斯?jié)舛葋頊蚀_控制，實際操作時容易出現(xiàn)風量過小而影響排放速度，風量過大又增加了排出的瓦斯量，使全風壓混合處瓦斯?jié)舛瘸?，若能通過設在全風壓混合處的探頭自動控制往獨頭巷道中的送風量，則此法也比較理想。逐段排放法的缺點在于排放瓦斯人員處于濁風中，操作不當就會存在不安全隱患。若排放人員有一定的工作經(jīng)驗，能嚴格控制排放量，安全問題是能解

6、決的，此方法的優(yōu)點在于風機吸入的風量全部用于排放并稀釋瓦斯，所以在停風區(qū)內積聚的瓦斯?jié)舛雀咔胰L壓風量又不太大時，采用逐段排放比較好。2 有關參數(shù)計算獨頭掘進巷道停風后，其內部積存的瓦斯量、瓦斯?jié)舛?、排放時最大供風量、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)域內各部門的工作。嚴格講，井下條件復雜，有關計算屬于估算，與實際情況未必完全相符，執(zhí)行時應根據(jù)實際情況靈活調整。2.1 獨頭巷道內積存的瓦斯量vch4kqch4t式中 vch4獨頭巷道內積存的瓦斯量，m3；qch4正常時獨頭巷道

7、的絕對瓦斯涌出量，m3min；t停風時間， min；k停風后獨頭巷道內絕對瓦斯涌出量與正常掘進時絕對瓦斯涌出量之比值， k 值因礦井及獨頭巷道的具體情況，即瓦斯涌出源的構成不同而不同，但停風后由于巷道不掘進，ch4 涌出量減小，故k1，一般為 0.30.7。2.2 獨頭巷道內積存的瓦斯?jié)舛萩vch4 × 100lskqch4t × 100ls式中 c獨頭巷道內 ch4 平均濃度， %；l獨頭巷道長度， m；s獨頭巷道平均斷面積， m2。當停風時間很長，即t 值很大時，有可能使計算出的c100，這與實際情況不符，此時取c100，從另一方面講，獨頭巷道內ch4 分布是不均勻的。

8、2.3 最大排放量mq0（1.5c0） 100式中 m從獨頭巷道中每分鐘最多允許排出的瓦斯量，m3min；q0全風壓通風巷道中風量，m3min ；c0全風壓通風巷道入風流中攜帶的ch4 濃度， %。2.4 最大供風量qmaxm× 100cq0（1.5c0） c式中 qmax允許往獨頭巷道內供風量的最大值，m3min；c獨頭巷道內平均ch4 濃度， %。2.5 排放時間 t由 vch4kqch4tmt 知：tvch4(mkqch4)式中 t 排放獨頭巷道中瓦斯所需要的時間，min。嚴格講，排放瓦斯時間t 應根據(jù)實際操作時再定， 以上計算是按最大排放量來推算的，實際操作時，排放瓦斯風流同

9、全風壓混合處的ch4濃度不可能恒為1.5%，另外還應考慮，瓦斯排放完后，必須等30min，確證無異常變化后，方可恢復正常供風與生產(chǎn)，故實際排放時間可參考本礦過去的經(jīng)驗值。3 關于排放瓦斯時停電、撤人的范圍排放瓦斯時，為防止發(fā)生瓦斯爆炸，一是要嚴格控制排放瓦斯風流中ch4 的濃度；二是要堅決杜絕排放瓦斯風流流經(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。 關于這一點規(guī)程及執(zhí)行說明只作了些原則性規(guī)定，即要求獨頭巷道的回風系統(tǒng)必須停電撤人，但在現(xiàn)場執(zhí)行時存在很多問題，主要焦點在于什么是獨頭巷道的回風系統(tǒng)。對于如圖1 所

10、示的角聯(lián)風網(wǎng)，假如正常通風時期各分支風流方向如圖中箭頭所示，分支6 為獨頭巷道，內部積存了大量ch4 需要排放， ab分支 5 屬角聯(lián)巷道，風向為ab，排放瓦斯時，排放瓦斯風流通過分支 2 進入回風系統(tǒng)而不會進入分支 5，但當 1、2、3、4 四條分支的風阻有變化時，角聯(lián)分支 5 的風量及風流方向均有可能發(fā)生變化，排放瓦斯風流就有可能由 b 點進入，侵蝕分支 5，通過 a 點再侵蝕分支 4(若忽略局部通風機作用，只要 r1r4r2r3 就會使分支 5 的風流方向變?yōu)閎 a)，可以設想，一旦分支 2 不暢通，或分支 4 的風門在排放瓦斯時突然被打開，排放瓦斯風流都可能侵蝕分支 5 和分支 4。這

11、樣就會出現(xiàn)一個問題，分支 5 和分支 4 平時本身不屬于分支 6 的回風系統(tǒng)，但當條件發(fā)生變化時，又有可能變?yōu)榛仫L系統(tǒng)，在制定排放瓦斯措施時，分支 5 和分支 4 是否該停電撤人 ?在實際操作時就存在對 “獨頭巷道回風系統(tǒng) ”這一概念理解上的分歧。圖 1煤礦井下通風系統(tǒng)較復雜，井巷通風參數(shù)發(fā)生暫時或長時間的變化后(如風門開閉、井巷有效通風斷面發(fā)生變化引起風阻變化、局部通風機運轉狀態(tài)發(fā)生變化，主要通風機及其附屬裝置發(fā)生變化等)，通風系統(tǒng)中各分支的風量、風向都可能變化，雖然要強調通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，但做到任何條件下都不出問題，很不現(xiàn)實。筆者認為，(88)煤安字第 153 號文件對排放瓦斯時停

12、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，禁止其他人員進入。排放瓦斯流經(jīng)巷道內的電氣設備必須指定專人在采區(qū)變電所和配電點兩處同時切斷電源，并設警示牌和設專人看管。 ”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)，相應的電氣設備必須停電。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，在多遠距離內屬于切斷安全出口。有些礦把凡是處于排放瓦斯巷道回風側的采掘工作面定為被切斷安全出口的采掘工作面，而處于入風側的采掘工作面不屬于此列。有些礦，如淮南礦務局潘一煤礦，

13、對實行分區(qū)通風的各采區(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。另外一個問題是，當電纜是從排放瓦斯獨頭巷道的回風系統(tǒng)敷設過來時， 若回風系統(tǒng)內不存在電氣設備，電纜是否該斷電 ?若斷電，有時用來排放瓦斯的局部通風機也無法開啟，若不斷電，似乎又不符合 “停電撤人 ”的要求。 筆者認為，處于規(guī)定范圍內的電氣設備在排放瓦斯時，必須停電。若純屬電纜，本身又無產(chǎn)生電火花的可能性時，可酌情妥善處理。4 結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，關鍵要做好以下幾點：第一，嚴格控制排放濃度，確保排放瓦斯風流同全風壓混合處風流中ch4 濃度不超過 1.5%，并保證不發(fā)生循