煤矿安全规程第条规定的探讨.doc

煤矿安全规程第155条要求探讨 杨卫林 顾春颖 王世民摘要: 煤矿安全规程155条要求有些不足, 给安全执法者带来了一定执法难度。依据爆炸机理和隔爆设施隔爆原理, 隔爆设施在瓦斯矿井和有煤尘爆炸危险性矿井均能够实现隔绝爆炸, 起到预防事故扩大, 最大程度地降低人员伤亡目。关键词: 瓦斯、 煤尘爆炸; 隔爆水棚; 消减; 火焰波; 冲击波; 煤矿安全规程(以下简称规程)第155条要求:“开采有煤尘爆炸危险煤层矿井, 必需有预防和隔绝煤尘爆炸方法。矿井两翼、 相邻采区、 相邻煤层、 相邻采煤工作面间, 煤层掘进巷道同与其相连巷道间, 煤仓同与其相连通巷道间, 采取独立通风并有煤尘爆炸危险其她地点同与其相连通巷道间, 必需用水棚或岩粉棚隔开”。生产实践中, 此条文要求显得有些局限。1问题提出防治瓦斯、 煤尘爆炸是煤矿安全管理关键工作。防治工作包含两个方面: 一是采取主动综合预防方法, 预防瓦斯、 煤尘爆炸事故发生; 二是在预防方法失效而发生瓦斯煤尘爆炸时, 采取方法控制瓦斯、 煤尘发展和传输, 把爆炸事故影响范围控制在尽可能小范围, 以降低爆炸事故造成人员伤亡及对井巷、 安全设施破坏。在煤矿井下不一样区域设置隔爆设施就是其中一项关键方法, 它对控制瓦斯、 煤尘爆炸灾难起到了一定作用。但在生产实践中, 部分不含有煤尘爆炸性煤层矿井, 依据规程第155条要求, 矿井关键进风和回风大巷能够不安装隔爆设施。这么, 给安全执法者带来一定难度, 也有悖于规程安全宗旨。2安设隔爆设施必需性2.1瓦斯煤尘爆炸机理在煤矿开采过程中产生煤尘同时, 被解放煤体同时会释放瓦斯, 我们知道, 瓦斯和煤尘在一定条件下, 能发生爆炸。爆炸是大量能量在有限体积和极短时间内快速释放或急骤转化现象。爆炸传输物理机制是: 点火阶段形成高温、 高压气体快速向远离火源方向冲击, 高温高压气体与前方气体之间在压力、 温度、 速度等物理参数上存在突变, 表现出显著波动效应, 两种气体接触面为前驱冲击波波阵面。紧随前驱冲击波后面是火焰波面, 火焰波阵面实际上是在已受扰动气体中传输, 而火焰波后面气体则与火焰区有显著差异。22瓦斯煤尘爆炸破坏效应瓦斯煤尘爆炸产生致命危险原因有: 火焰锋面高温灼烧、 爆炸冲击波破坏, 井巷内有毒有害气体成份改变。爆炸过程中产生强大冲击波, 也往往危及到爆炸源周围一定范围内地下工程稳定与安全。依据文件资料, 火焰速度100m/S时所产生冲击波可近似处理成声波, 引发结构破坏较小; 一旦火焰加速达成200m/S时则会引发严重湍流效应, 这种高速火焰压力波引发爆炸波破坏效应与爆轰波产生破坏效应相当, 产生结构破坏程度很大。究其原因, 则是因为在爆炸过程中, 燃烧产物膨胀, 火焰阵面前形成冲击波, 并压缩未反应混合物, 这种冲击波阵面到火焰阵面之间面积收敛, 形成了较大附加压缩, 其最终流场性质从冲击波到火焰是逐步增加。火焰传输速度越大, 冲击波阵面到火焰阵面之间面积收敛越急剧, 超压值就越大, 引发破坏效应越大; 同时, 爆炸破坏效应表现在传输阶段。2.3瓦斯煤尘爆炸传输机理在爆炸过程中, 瓦斯、 煤尘被点燃后, 燃烧产物膨胀, 火焰阵面前形成冲击波, 并压缩未反应混合物, 因为火焰波不停补充能量, 前驱冲击波压力、 波速是处于递增状态。火焰传输速度越快, 冲击波阵面到火焰阵面之间面积收敛越急剧, 超压值就越大, 引发破坏效应就可能越大。（图1 A）2.4隔爆设施安设关键性在通常空气区域, 爆炸燃烧完成, 火焰波消失, 爆炸波演变为通常空气冲击波, 在传输阶段因为摩擦、 巷道壁面吸热, 冲击波压力、 温度、 速度参数沿传输方向呈衰减状态, 最终恢复至正常大气参数。隔爆方法是把已发生爆炸截住, 不使其传扩开来, 以限制在最小范围内, 使爆炸不致由局部扩大为全矿性大灾难。常见隔爆方法有水棚和岩粉棚, 因为水棚与岩粉棚相比含有吸热量大、 隔爆效果好优点; 水在接触高温火焰时形成水蒸汽, 更有利于扑灭火焰; 在冲击波作用下, 水飞洒时间比岩粉更短; 水供给比岩粉更为方便, 可长久使用无须更换等优点, 所以多年来水棚已逐步替换岩粉棚成为隔爆关键形式。水棚是由巷道顶部充满水水槽及水袋组成, 当发生爆炸时, 冲击波将水槽或水袋震翻及破碎, 水被瀑洒出来, 形成水雾带并充满整个巷道, 以此抑制、 熄灭接踵而来火焰, 阻止爆炸传输。在爆炸过程中, 我们能够利用前驱冲击波与火焰波速度差, 在巷道B位置安设隔爆设施（图1B）, 借助于已经形成爆炸冲击波冲击力, 使得隔爆设施动作, 将消焰材料撒播于巷道空间, 阻隔（或熄灭）爆炸火焰传输, 进而实现隔绝爆炸, 起到预防事故扩大, 最大程度地降低人员伤亡目。2.5隔爆设施安设前提隔爆设施发挥隔爆作用前提条件有两个: 一是前驱爆炸波能掀反隔爆设施, 形成悬浮状态岩粉或水雾带; 二是爆炸火焰滞后前驱爆炸波抵达隔爆设施时间大于隔爆设施动作时间过程, 同时又小于隔爆设施动作时间与水雾或岩粉连续时间之和, 隔爆设施相互关系如图一所表示。隔爆棚隔爆条件可表示为: PP0 （1）td （TpTf） td + ts （2）式中P前驱爆炸波压力; P0隔爆棚动作所需压力; td隔爆棚动作所需时间; ts水雾或岩粉连续时间; Tp前驱爆炸波抵达隔爆棚时刻; Tf爆炸火焰抵达隔爆棚时刻。3结论煤矿开采过程中, 不遵守煤矿安全规程, 可能引发瓦斯、 煤尘爆炸事故, 而隔爆设施能够减弱事故扩大范围。相关资料显示, 在丰城矿务局坪湖、 尚一煤矿两次瓦斯爆炸事故中, 隔爆水棚就成功地遏制了事故扩大, 避免人员伤亡事实。总而言之, 依据爆炸机理和隔爆设施隔爆原理, 瓦斯矿井也必需有预防和隔爆方法。作者介绍: 杨卫林（1971）, 男, 大专, 采煤工程师, 滇东能源矿业分企业副总工程师, 曾发表论文7篇, 致力于防治瓦斯方面研究。