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煤礦瓦斯爆炸事故的電氣誘因與對策

一通防爆2019-12-08 16:06:06

煤礦瓦斯爆炸事故的電氣誘因與對策

  目前,我國煤礦大多以向上傾角向前掘進,使得這類煤礦具有局部或全部上傾的巷道頂部,其原因是為了利用重力作用運出開采的煤。由于煤礦巷道中溢出的瓦斯氣團比空氣輕,這樣瓦斯氣體在空氣中受到浮力作用便會沿著上傾的巷道向頂部流動,集聚在巷道頂部的最高點(采煤面)附近,形成體積比為5%~15%的瓦斯—空氣可爆混合氣體。因此,煤礦上傾巷道頂部具有瓦斯氣體集聚的“自惡化作用”。目前我國煤礦所采用的通風方式不能完全消除這種可爆混合氣體的形成,這是該類煤礦瓦斯爆炸的主要原因之一。

  應該說接連不斷的煤礦瓦斯爆炸使從事礦井作業的相關部門和人員吸取了不少悲痛的教訓,由此也采取了一定的措施,但是爆炸事故依然有增無減,這說明在歷次事故總結出的原因之外,還有主要的根本誘發因素。

  筆者就近年來多例煤礦瓦斯爆炸事故及其所公布的事故原因作了不完全統計,分析發現煤礦瓦斯爆炸事故的主觀、客觀因素是多方面的,但是最根本的直接因素不外乎兩個主要方面:一是礦井內局部瓦斯濃度達到爆炸極限;二是在第一要因存在的基礎上,礦井多類電氣設備缺陷或操作違章誘發電氣火花或爆炸所致。對于第一要因的消除,有關方面已經作了卓有成效的討論,下面筆者主要就第二要因進行統計、分析,并提出相應的抑制電氣誘因存在的看法。

  1 煤礦瓦斯爆炸事故的電氣誘因類型

  煤礦爆炸的物質基礎——瓦斯是礦井中煤或其他炭物質形成的氣體,其主要成分為甲烷,比空氣輕,易燃燒、易爆炸。瓦斯聚集到一定的濃度,在礦井內部空氣的助燃下,一旦遇到電氣火花等火源,就會發生爆炸。據中國工程院和煤炭信息總院聯合做出的《我國煤礦安全生產形勢、差距和對策》的課題報告,目前中國礦井的原有安全設施嚴重老化,不少設備超期服役。煤礦不能進行足額安全投人,不但新設備無法補充,原有設備的維護也被省略。筆者把近年來因各類電氣設備缺陷等誘因導致煤礦瓦斯爆炸的情況歸納如下:

  1.1 礦井供電電源缺陷

  礦井市電電源供電可靠性差、自備電源(發電機)容量小,選型、配置不合理,運行性能差等造成供電中斷,礦井中瓦斯氣體超標。

  實例1:2004年3月山西省某煤礦爆炸,28名礦工全部遇難。據當地安全生產監督管理部門介紹,3月1日下午6時48分,該煤礦市電大電網限電停電,便啟動剛購進的400kW發電機,該發電機全自動調壓,但電壓升到280V后,就再也升不到380V的額定電壓。煤礦又換上一臺90kW的舊發電機發電,由于該電機容量小,只能帶動主扇風機,其他生產用電供應不上,通風不暢,造成局部瓦斯集聚。晚上11點多,市電大電網來電,井下不久就發生了瓦斯爆炸事故。

  1.2 礦井中電氣設備缺陷

  (1)礦井電力網絡缺陷

  一般是電力電纜絕緣受潮、損壞,發生單相接地或相間短路,引發電氣火花或電纜爆炸,導致瓦斯爆炸事故。

  實例2:2000年11月,湖北省某煤礦發生瓦斯爆炸事故。調查組專家認為,該煤礦為高瓦斯礦,當時事故原因:礦井頂板垮塌,砸破電纜絕緣層,電線著地引發電氣火花,導致瓦斯燃燒而引起爆炸。2004年8月28日,廣東省某煤礦發生井下電纜爆炸事故,引發井下大火。

  (2)礦井內變配電設備缺陷

  一般礦井中的配電變壓器或配電裝置,不具備防爆性能,因運行環境惡劣,造成單相對地絕緣或相間絕緣降低、破壞,產生電氣火花,引爆瓦斯。

  實例3:2004年湖南“3.29”瓦斯爆炸事故直接原因查明。專家們認為:電氣火花發生在該煤礦礦井下配電室出口處巷道邊的變壓器接線處。井下被淹后導致井中環境變化,而礦井中原有的電器沒有更換為防爆電器,潮濕使接線盒內三相電氣間絕緣降低,最終導致線間絕緣破壞產生電火花,引爆瓦斯。

  (3)礦井照明用電設備缺陷,多為照明燈具炸裂,引爆瓦斯

  實例4:2000年11月,廣東某煤窯發生的瓦斯爆炸,其原因是礦主違章越界作業,死巷內瓦斯濃度過高,當天燈泡爆炸發生火花,引起瓦斯爆炸。

  2004年8月n日,江西某煤礦發生瓦斯爆炸。事故原因查明:獨眼井開采,沒有形成通風系統,引起井下瓦斯大量集聚達到爆炸濃度,遇到燈爆炸產生電氣火源,引起瓦斯爆炸的重大責任事故o

  (4)礦井動力用電氣設備缺陷

  多為掘煤用的不具備防爆性能的電動機、扇風機、潛水泵等漏電引起瓦斯爆炸。

  實例5:2004年3月17日,云南發生一起重大瓦斯爆炸事故,查明礦井由于獨眼開采,導致瓦斯超標,采用漏電的不具備防爆性能的潛水泵下并排水引起瓦斯爆炸。

  另外,礦井電氣作業不遵守安全操作規程,如煤礦在未做好相關安全措施情況下,擅自停、送電,或明電下井,電工帶電安裝電氣設備、或井下作業工人擅自打開礦燈燈罩、不安全使用照明燈具等,均會產生電氣火花引發瓦斯爆炸事故o

  2 礦難事故的諸多啟示

  除了上述不完全統計的情況,另外我國某省組織分析了1980年—2002年這23年間該省煤礦3人以上重大傷亡事故情況。3人以上瓦斯事故死亡2563人,占建國以來3人以上瓦斯事故死亡人數的81.8%。在這些瓦斯爆炸事故中,造成瓦斯氣體集聚的原因主要有10種。其中:因煤礦停電、停風造成的事故占49.6%。因此,消滅煤礦瓦斯爆炸事故,首先要保證煤礦市電電源或自備電源的供電可靠,以解決主要扇風機的停電、停風問題,以消除礦井內瓦斯氣體的集聚、超標。

  再者,從上述頻繁災難的發生,我們可以看到目前煤礦在生產中還存在較普遍的安全生產問題:除了煤礦管理制度不健全、安全監管不力、安全意識淡薄、安全投入不足等間接因素外,尤為嚴重的是:礦井中電氣設備選型、配置不合理,無防爆性能,或本身缺陷、運行性能差,產生電氣火花或電氣爆炸誘發煤礦瓦斯爆炸事故。

  由此可見,煤礦瓦斯爆炸的電氣誘因十分嚴重,要想實現煤礦穩定的安全生產,關鍵在于保證供電電源可靠,消除井下瓦斯超標和配置防爆性能可靠的礦井電氣產品。

  3 大幅度降低煤礦瓦斯爆炸的電氣誘因的措施

  3.1 針對礦井市電電源、自備電源(發電機)供電不可靠的缺陷

  可將單回路市電供電網絡改為雙回路市電供電網絡,配置性能可靠的礦井自備電源和相應的備用電源自動投入裝置(BZT),方可保證整個礦區的可靠供電。

  3.2 針對礦井電力網絡、變配電設備、照明燈具和動力用電設備缺陷

  鑒于礦井防爆安全的重要性和防爆電氣產品在爆炸性氣體和粉塵危險環境中應用的普及程度,應著力加強對用在該環境中的防爆電氣產品強制性的監督檢查,杜絕該使用防爆電氣產品的卻替代以普通產品。同時應加強對用戶防爆電氣產品的監督檢查,避免以次充優或超期股役等現象的發生。另外,加強防爆電氣產品標準化工作,不斷提高產品標準化、系列化、通用化水平,可便于用戶選型、使用。

  再者,應加強防爆電氣產品生產、流通、使用等各環節的質量控制,以期最終做到礦井中井下作業必須配置質量合格并取得礦用產品安全標志的防爆電氣產品,以構成完善的礦井防爆電氣體系,做到產品的防爆結構、工藝、材質、檢驗均符合防爆標準的規定,如隔爆面的配合寬度或配合間隙不應超標,做到隔爆面壁厚一致;隔爆面之間不可任意加設密封墊。對外殼,特別是鑄鐵外殼材質需化驗;做隔爆外殼的水壓試驗;隔爆面上的砂眼、氣眼不應超標;隔爆外殼上的緊固件緊固牢靠;設置內、外接地端子;多余的進線孔設置鋼質堵板。

  防爆電機的制造和裝配質量應符合產品驗收規范。礦用電機的選型、接線盒內電路的爬電距離和電氣間隙、結構材料、密封材料等均應符合防爆標準要求,接線盒內應涂耐弧漆;避免繞組短路、斷路現象,定子繞組裝配前內部清理干凈,繞組浸漆后避免漆瘤;隔爆型電機軸承傳動結構及軸承隔爆結構應避免“抱軸”質量事故。隔爆面粗糙度應達到標準,注意橢圓度超差,保證其同心度;工序傳遞過程中保護隔爆面。

  在防爆電氣產品應用過程中,產品選型符合安裝標準,如防爆類型和隔爆型的級別、組別選擇應符合相應場所及使用條件的要求;產品檢查維護工作應到位;杜絕假冒偽劣、帶安全隱患的產品在現場使用,如接線盒缺少緊固螺釘、電纜引人裝置的密封圈無壓緊裝置或密封圈丟失、電動機風罩固定螺栓不全、銘牌嚴重腐蝕或丟失。應保證戶外防爆電氣產品的接線盒防水性能;產品維修后應達到原來的防爆要求。用戶應了解產品維護、檢修報廢的標準,做到危險場所必須采用防爆電氣產品。當然,國外引進的防爆電氣產品需經我國防爆質檢機構檢驗合格并取得礦用產品安全標志,才可進入我國銷售流動領域。

  針對礦井作業人員違章用電的問題,應加強電氣防爆知識宣傳、培訓、普及,以使礦井作業人員自覺地嚴格遵守礦山安全操作規程,做好防爆電氣標準的貫徹落實。

  4 結束語

  接連不斷的煤礦瓦斯爆炸事故與電氣誘因密切相關,只要我們的相關部門以及煤礦自身建立安全生產的長效機制,強化煤礦安全監察,保證供電可靠,礦井中配置質量合格的防爆電氣產品,井下作業人員嚴格遵守安全操作規程,相信煤礦瓦斯爆炸事故的發生率會明顯下降。


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