南非煤礦的主導抑爆技術
作者：能源局子站
2006-08-09 00:00
來源：不詳
防止
煤礦瓦斯、煤塵爆炸，事關礦工生命
安全和礦山
安全生產，是煤炭行業井工開采中的一個重大課題。南非是一個產煤大國，其
煤礦
安全生產水平處於國際先進水平，1994年以來從未發生過
煤礦瓦斯爆炸
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。近年來，南非在傳統的常規技術基礎上，研發出主動型抑製瓦斯煤塵爆炸技術（以下簡稱主動抑爆技術）。
一、南非煤礦安全生產概況
南非煤炭資源賦存穩定，煤質優良，開采條件良好。目前煤炭年產規模為2.5億噸左右，其中三分之一出口，其餘自用。生產能力前五位煤礦企業的產能占總產能的70%。全國現有生產礦井近百座，60%是井工開采，其餘為露天開采。井工礦井多數采用連續采煤機巷柱式開采。
南非的 煤礦安全生產工作受國家礦業安全法及其配套規定的調整和約束，類似我國的礦山安全法和 煤礦安全 01manbetx 。煤礦井下作業環境的瓦斯濃度控製 標準和我國的 標準相似，瓦斯濃度達到1%時報警，達到1.2%時自動斷電，達到1.4%時必須停止作業。
南非曆史上也曾是一個煤礦瓦斯 02manbetx.com 多發的國家。1993年5月發生一次煤礦瓦斯爆炸 02manbetx.com ，死亡53人， 02manbetx.com 發生後采取了一係列 措施，此後13年來再未發生過瓦斯爆炸事故。2004年全國煤礦死亡20人，百萬工時死亡率為0.19%（轉換成百萬噸死亡率為0.08）；2005年全國煤礦死亡16人，其中頂板事故4人，機械事故10人，其他事故2人，百萬工時死亡率0.15（轉換成百萬噸死亡率為0.06）。煤礦安全生產總體水平是比較高的。
二、南非煤礦主動抑爆技術的產生
南非對瓦斯、煤塵爆炸事故的預防也是從控製工作空間的瓦斯濃度人手。在通風係統、通風設施，風量配置和風速控製方麵，以確保工作空間瓦斯濃度不超限為根本。如果監測區瓦斯濃度超限，則報警、斷電、停工、撤人。一旦發生了瓦斯煤塵爆炸，也是采取隔爆水棚，隔爆岩粉棚等被動型抑製 措施，以減弱爆炸衝擊波的威力，扼製衝擊波反射和次生爆炸。
南非井工煤礦多使用連續采煤機實行巷柱式采煤，回采工作麵的實際生產過程相當於我國的綜掘工作麵。由於連續采煤機的截割部始終位於工作麵的最前端，因此，處於生產動態中的作業麵端頭部位無法設置瓦斯監測探頭。在實際工作中，工作麵截割頭處基本處於通風盲區，但瓦斯湧出往往最為突出，而大功率連續采煤機截齒火花又是不可避免的。如果瓦斯湧出量達到局部爆炸或燃燒的濃度，那麼，在遇到截齒火花時，極有可能引起小規模瓦斯爆炸或燃燒。因此，工作麵瓦斯湧出的不穩定性、風量的脈動性、截齒火花的不可避免性等三個因素便構成了連續采煤機工作麵瓦斯 管理中的基本矛盾。如何及時、有效地抑製截齒火花引起的小規模瓦斯爆炸或燃燒，將其消滅在小空間、小能量的初期，不發展成事故，成為必須解決的重大技術問題。這便是主動抑爆技術研發和產生的背景。
三、南非煤礦主動抑爆技術的應用
南非煤礦主動抑爆技術是由政府能源和安全部門支持的研究中心研發的，已經投入使用。其基本原理如下：當作業監測區出現瓦斯爆炸時，監測裝置以光學原理捕捉信號並傳送到信號識別裝置進行光譜 03manbetx ，如信號被解析辨識為設定的事故對象，則發出抑爆指令，觸發裝置及其配套的儲能器立即響應，排出處於壓縮狀態的抑爆介質，迅速生成高能抑爆屏障，抑爆屏障對爆炸產生的衝擊波壓力和高溫進行降壓降溫，實現主動抑爆。主動抑爆可以在毫秒級的短時間內以特定介質生成抑爆屏障，對局部爆炸產生的高溫衝擊波阻隔、抵消、壓製，把爆炸消滅在小空間、小能量階段。經抑爆屏障抑製後傳播到作業區的衝擊波壓力和溫度不能對人員造成傷害。
按照使用場合，抑爆裝置可以是機載式的，固定在采煤機或者掘進機上。也可以是巷置式的，布置在有必要安裝抑爆裝置的巷道中。抑爆裝置在供電條件下進行充電，充電之後無外接電源也能夠正常工作，發揮作用。
目前，南非已經將該項技術應用於連續采煤機，投入實際使用。這是一種典型的機載式抑爆裝置。西班牙、埃及、羅馬尼亞相繼引進，澳大利亞、美國都在研究試用。主動抑爆技術已取得南非國家專利，並申請了國際專利並獲批準。南非國家能源與安全部門把這項技術列為重點推廣項目，要求煤礦大量使用。為了推動強製使用主動抑爆裝置，正在考慮修改相關的 法律和 標準。
四、我國主動抑爆技術的應用前景
我國煤礦回采工作麵多數是長壁式開采，掘進工作麵中有的是人工爆破，有的是掘進機掘進。鑒於主動抑爆技術的兩種布置方式—機載式和巷置式，可以作如下考慮：一是在壁式回采工作麵的兩個端頭之外安裝巷置式抑爆裝置，在采煤機的前後被筒處安裝機載式抑爆裝置；二是在炮掘工作麵附近安裝巷置式抑爆裝置；三是在掘進工作麵使用的掘進機上安裝機載式抑爆裝置；四是在臨時性工程作業點附近安裝巷置式抑爆裝置。
需要指出以下兩點：一是主動抑爆裝置以光學原理實現作業現場的實時監測，因此，隻有在直線巷道中適用；二是主動抑爆裝置具有降壓降溫作用，但對於局部瓦斯爆炸產生的有毒氣體沒有消除作用。這是主動抑爆技術中的一個空白。
綜上所述，第一，南非的主動抑爆技術是一項先進技術，具有較強的生命力；第二，主動抑爆裝置對防止瓦斯煤塵爆炸事故是有效的，具有推廣價值，應用前景廣闊；第三，目前的主動抑爆技術及其裝置隻能降壓降溫不能消毒，應當在原有基礎上組織力量再研究攻關，使之具備降壓、降溫、消毒三大功能。
一、南非煤礦安全生產概況
南非煤炭資源賦存穩定，煤質優良，開采條件良好。目前煤炭年產規模為2.5億噸左右，其中三分之一出口，其餘自用。生產能力前五位煤礦企業的產能占總產能的70%。全國現有生產礦井近百座，60%是井工開采，其餘為露天開采。井工礦井多數采用連續采煤機巷柱式開采。
南非的 煤礦安全生產工作受國家礦業安全法及其配套規定的調整和約束，類似我國的礦山安全法和 煤礦安全 01manbetx 。煤礦井下作業環境的瓦斯濃度控製 標準和我國的 標準相似，瓦斯濃度達到1%時報警，達到1.2%時自動斷電，達到1.4%時必須停止作業。
南非曆史上也曾是一個煤礦瓦斯 02manbetx.com 多發的國家。1993年5月發生一次煤礦瓦斯爆炸 02manbetx.com ，死亡53人， 02manbetx.com 發生後采取了一係列 措施，此後13年來再未發生過瓦斯爆炸事故。2004年全國煤礦死亡20人，百萬工時死亡率為0.19%（轉換成百萬噸死亡率為0.08）；2005年全國煤礦死亡16人，其中頂板事故4人，機械事故10人，其他事故2人，百萬工時死亡率0.15（轉換成百萬噸死亡率為0.06）。煤礦安全生產總體水平是比較高的。
二、南非煤礦主動抑爆技術的產生
南非對瓦斯、煤塵爆炸事故的預防也是從控製工作空間的瓦斯濃度人手。在通風係統、通風設施，風量配置和風速控製方麵，以確保工作空間瓦斯濃度不超限為根本。如果監測區瓦斯濃度超限，則報警、斷電、停工、撤人。一旦發生了瓦斯煤塵爆炸，也是采取隔爆水棚，隔爆岩粉棚等被動型抑製 措施，以減弱爆炸衝擊波的威力，扼製衝擊波反射和次生爆炸。
南非井工煤礦多使用連續采煤機實行巷柱式采煤，回采工作麵的實際生產過程相當於我國的綜掘工作麵。由於連續采煤機的截割部始終位於工作麵的最前端，因此，處於生產動態中的作業麵端頭部位無法設置瓦斯監測探頭。在實際工作中，工作麵截割頭處基本處於通風盲區，但瓦斯湧出往往最為突出，而大功率連續采煤機截齒火花又是不可避免的。如果瓦斯湧出量達到局部爆炸或燃燒的濃度，那麼，在遇到截齒火花時，極有可能引起小規模瓦斯爆炸或燃燒。因此，工作麵瓦斯湧出的不穩定性、風量的脈動性、截齒火花的不可避免性等三個因素便構成了連續采煤機工作麵瓦斯 管理中的基本矛盾。如何及時、有效地抑製截齒火花引起的小規模瓦斯爆炸或燃燒，將其消滅在小空間、小能量的初期，不發展成事故，成為必須解決的重大技術問題。這便是主動抑爆技術研發和產生的背景。
三、南非煤礦主動抑爆技術的應用
南非煤礦主動抑爆技術是由政府能源和安全部門支持的研究中心研發的，已經投入使用。其基本原理如下：當作業監測區出現瓦斯爆炸時，監測裝置以光學原理捕捉信號並傳送到信號識別裝置進行光譜 03manbetx ，如信號被解析辨識為設定的事故對象，則發出抑爆指令，觸發裝置及其配套的儲能器立即響應，排出處於壓縮狀態的抑爆介質，迅速生成高能抑爆屏障，抑爆屏障對爆炸產生的衝擊波壓力和高溫進行降壓降溫，實現主動抑爆。主動抑爆可以在毫秒級的短時間內以特定介質生成抑爆屏障，對局部爆炸產生的高溫衝擊波阻隔、抵消、壓製，把爆炸消滅在小空間、小能量階段。經抑爆屏障抑製後傳播到作業區的衝擊波壓力和溫度不能對人員造成傷害。
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目前，南非已經將該項技術應用於連續采煤機，投入實際使用。這是一種典型的機載式抑爆裝置。西班牙、埃及、羅馬尼亞相繼引進，澳大利亞、美國都在研究試用。主動抑爆技術已取得南非國家專利，並申請了國際專利並獲批準。南非國家能源與安全部門把這項技術列為重點推廣項目，要求煤礦大量使用。為了推動強製使用主動抑爆裝置，正在考慮修改相關的 法律和 標準。
四、我國主動抑爆技術的應用前景
我國煤礦回采工作麵多數是長壁式開采，掘進工作麵中有的是人工爆破，有的是掘進機掘進。鑒於主動抑爆技術的兩種布置方式—機載式和巷置式，可以作如下考慮：一是在壁式回采工作麵的兩個端頭之外安裝巷置式抑爆裝置，在采煤機的前後被筒處安裝機載式抑爆裝置；二是在炮掘工作麵附近安裝巷置式抑爆裝置；三是在掘進工作麵使用的掘進機上安裝機載式抑爆裝置；四是在臨時性工程作業點附近安裝巷置式抑爆裝置。
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綜上所述，第一，南非的主動抑爆技術是一項先進技術，具有較強的生命力；第二，主動抑爆裝置對防止瓦斯煤塵爆炸事故是有效的，具有推廣價值，應用前景廣闊；第三，目前的主動抑爆技術及其裝置隻能降壓降溫不能消毒，應當在原有基礎上組織力量再研究攻關，使之具備降壓、降溫、消毒三大功能。
