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開采有煤塵爆炸危險煤層的礦井,必須有預防和隔絕煤塵爆炸的措施。

作者:狗万manbet官网 2022-09-22 13:53 來源:狗万manbet官网 煤塵爆炸危險煤層礦井措施

  開采有煤塵爆炸危險煤層的礦井,必須有預防和隔絕煤塵爆炸的措施。礦井的兩翼、相鄰的采區、相鄰的煤層、相鄰的采煤工作麵間,煤層掘進巷道同與其相連的巷道間,煤倉同與其相連通的巷道間,采用獨立通風並有煤塵爆炸危險的其他地點同與其相連通的巷道間,必須用水棚或岩粉棚隔開。

  必須及時清除巷道中的浮煤,清掃或衝洗沉積煤塵,定期撒布岩粉;應定期對主要大巷刷漿。

  【解讀】本條是關於采取隔爆措施和安設隔爆設施的規定。

  1.隔爆設施的重要意義及原理

  在瓦斯煤塵爆炸的類型中有一種連續爆炸的形式,大大增加了02manbetx.com 災難程度。1960年5月9日,大同老白洞煤礦14號井井底車場的翻籠在連續翻煤時煤塵飛揚(3m內看不見人、附近棚梁上積塵達3~5㎝),電機車運行產生電火花引爆飛揚的煤塵,由於其他巷道積塵嚴重(1寸多厚)導致煤塵連續爆炸,致使井下912人中死亡684人,整個礦井慘遭破壞,這是建國以來最嚴重的一次礦難02manbetx.com 。1968年10月24日,山東新汶礦務局華豐煤礦一掘麵爆破引起煤塵爆炸,又在2040m的巷道內發生煤塵連續爆炸,死亡108人。1969年4月4日,新汶局潘西礦電機車弓子的啟動火花引起煤塵爆炸,波及礦井東翼兩個水平4個地點的煤塵連續爆炸,造成115人死亡等。

  為防止發生連續爆炸02manbetx.com ,該條規定了開采有煤塵爆炸危險煤層的礦井,必須在相關地點安設隔絕煤塵爆炸的設施。發生連續爆炸的原因和安設隔爆設施的原理如下。瓦斯或煤塵爆炸產生的衝擊波的傳播速度(2340m/s)遠大於火焰的傳播速度(112~1800m/s),隨著時間的延長,兩者差距愈來愈大,當走在前麵的衝擊波將巷道積塵(如果存在沉積煤塵)再次揚起呈浮遊狀態且達到爆炸下限濃度時,而高溫火源又接踵而至,就會把揚起的煤塵引爆,發生第二次連續爆炸。同理,如果巷道積塵嚴重,可能發生第三次、第四次……連續爆炸。

  隔爆設施(主要是指隔爆水幕、隔爆水棚或岩粉棚、自動式隔爆棚等設施,不含巷道撒布岩粉、灑水、清洗積塵等隔爆措施)的原理就是利用衝擊波與火焰的速度差而設置的:借助於已經形成的爆炸衝擊波或爆風的衝擊力,使隔爆設施動作(傾倒或擊碎),將消焰劑(岩粉、水等)彌撒於巷道空間,阻隔(或熄滅)爆炸火焰的傳播,實現隔絕煤塵連續爆炸的目的。

  發生煤塵爆炸或煤塵連續爆炸的主要危險來源於沉積煤塵。1976年11月2日,山西大同礦務局挖金灣煤礦挖金灣井三O一盤區第六部皮帶的134開關短路引起火災,因無水管和滅火器材,正在等待封閉材料時,礦組織人員攜帶滅火器趕到現場,這些人員進入巷道時踏起的積塵順風飄入火區爆炸,造成現場10名救護隊員和礦參加滅火的13名人員死亡,如圖2-2-26所示。所以《01manbetx 》規定"必須及時清掃或衝洗沉積煤塵"。

  2.隔爆措施

  所謂隔爆措施,是指把已經發生的爆炸截住,不使其傳播開來,以限製在最小的範圍內,使爆炸不至於由局部擴大為全礦性的重大災難而所采取的措施。隔爆措施主要包括:巷道撒布岩粉、衝洗或清掃巷道積塵、隔爆水幕、隔爆水棚和岩粉棚等。其中,水棚與岩粉棚比較具有以下優點:

  ①水的比熱較岩粉高5倍,因而吸熱量大,隔爆效果好;

  ②水在接觸高溫火焰時形成的水蒸氣,更有利於撲滅火焰;

  ③在衝擊波的作用下,水飛灑的時間比岩粉更短;

  ④水的供給比岩粉更為方便,可長期使用不必更換,而岩粉必須經過加工和定期更換。因此,近年來水棚已逐漸取代岩粉棚,我國將水棚作為隔爆的主要形式。

  1)巷道撒布岩粉隔爆措施

  在巷道內撒布岩粉,增加了煤塵中的灰分,削弱和抑製煤塵的爆炸性。巷道撒布岩粉作為隔爆措施時,必須按下列規定執行:

  (1)對岩粉的要求:

  ①可燃物含量<5%;

  ②遊離SiO2含量<5%;

  ③不含有毒、有害的混合物;

  ④色淡白、鮮明,通常用石灰石製作;

  ⑤潮濕巷道應使用抗濕性岩粉;

  ⑥岩粉必須全部通過50號篩(篩徑<0.2mm),其中70%以上應通過200號篩(篩徑<0.074mm)。

  (2)岩粉量計算:

  對岩粉用量的要求可用下列指標計算:在開采瓦斯煤層時,岩粉與沉積煤塵混合後的粉塵中,不燃物質的含量不應小於80%;在開采低瓦斯煤層時,應不小於70%。

  (3)岩粉撒布要求:

  ①巷道的所有表麵,包括頂、底、幫以及背板後麵的暴露處,都應撒布岩粉覆蓋;而岩粉撒布長度不得小於300m,長度不足300m的巷道則要全部撤布:

  ②當有爆炸危險性煤層與無爆炸危險煤層同時開采時,應在兩種煤層的連接處撒布岩粉;

  ③在有爆炸性煤塵經常積聚的地點,須經常撒布岩粉;

  ④工作麵的上、下口,須經常撒布岩粉;但設有噴霧灑水地點或巷道潮濕,且煤塵中水分大於12%的地區,可以不撒布岩粉。

  (4)岩粉撒布方法:

  人工撒布或壓氣撒布均可,撒布時人員必須站在風流上方。

  2)衝洗或清掃巷道積塵隔爆措施

  定期對巷道積塵進行衝洗,並要及時運出,從而杜絕積塵飛揚和參與爆炸的可能性。衝洗或清掃巷道積塵作為隔爆措施時,必須按下列規定執行:

  (1)衝洗或清掃的巷道長度不得少於300m,而長度不足300m的巷道則必須全巷進行衝洗或清掃。

  (2)衝洗順序由頂板至兩幫和底板,並應將包括背板後麵的所有積塵衝洗幹淨;衝洗巷壁的耗水量按巷壁麵積2L/㎡計算。

  (3)凡有煤塵沉積的巷道,均需根據情況定期清掃,並必須將積塵運出。

  3)水幕隔爆措施

  隔爆水幕是利用爆炸時的高溫將水汽化為水幕帶並吸收大量熱量,致使爆炸火焰熄滅而不能擴展蔓延。采取隔爆水幕措施時,必須遵守下列規定:

  (1)隔爆水幕的用水總流量、前後兩排水幕之間的間距和水幕區段的長度等,應據巷道斷麵積而定,且必須符合表2-2-33要求。

  (2)水幕的供水壓力不小於0.4MPa。

  (3)每排水幕中噴嘴的安裝數量和安裝角度,應使每排水幕的噴霧能夠封閉該處巷道的全斷麵,尤其是巷道的頂部,不得出現無水噴霧的死角。

  (4)水幕中各個噴嘴的噴出霧粒的數量,其中應有50%的粒徑必須小於140μm。

  (5)必須保證水幕在發生爆炸時正常供水,應采取水幕係統單獨供水;水幕供水管路應采用耐爆炸的鋼管,並采取相應的保護措施。

  (6)必須保持所有噴嘴良好的噴霧狀態,噴嘴損壞或堵賽時必須及時更換和處理。

  (7)每月檢查與測定一次噴嘴的噴霧狀態和水壓,每季檢測一次水的流量和霧粒粒徑,並做好記錄。

  3.隔爆設施

  在采取隔絕爆炸的措施時,需要安設的相關設施,稱為隔爆措施。主要包括隔爆水幕、隔爆水棚(岩粉棚)、自動式隔爆棚等。

  1)隔爆水幕

  見本條解讀相關內容。

  2)隔爆水棚

  (1)水棚結構。隔爆水棚是由架設於巷道頂部充滿水的水槽或水袋組成。水槽有木製(內鋪塑料布)、鐵製及塑料製品,其中以塑料製品為主要形式。塑料水槽的規格主要有40L、80L兩種。水袋主要為塑料製品,主要規格有40L、60L、80L三種。

  水槽和水袋都必須符合《煤礦用隔爆水槽、隔爆水袋通用技術條件》的規定,經國家質檢部門檢驗合格。

  (2)水棚分類及設置地點。隔爆水棚按其隔絕煤塵爆炸的保護範圍,可分為主要隔爆棚和輔助隔爆棚。但由40L及小於40L的水袋所組成的水袋棚,不得作為主要隔爆棚。

  ①主要隔爆棚設置地點:

  礦井兩翼與井筒相連通的主要運輸大巷和回風大巷;相鄰采區之間的集中運輸巷和回風巷;

  相鄰煤層之間的運輸石門和回風石門。

  ②輔助隔爆棚設置地點:

  采煤工作麵進風巷和回風巷;

  采區內的煤或半煤巷掘進巷道;采用獨立通風,並有煤塵爆炸危險的其他巷道(含與煤倉、裝載點相通的巷道)。

  (3)水棚設置方式及位置。水棚設置方式可分為集中式和分散式兩種。但分散式水槽棚或水袋棚,都不得作為主要隔爆棚。

  隔爆水棚設置的位置及要求,詳見表2-2-34和圖2-2-27。

表2-2-34 隔爆水棚的設置位置及要求

水棚名稱 設置方式 水棚設置位置
巷道直線段 前列(排)水棚位置 與巷道交叉口拐彎處距離/m 與風門、風窗距離/m
水槽棚 集中式 水棚安設前後20m的斷麵一致 與工作麵、轉載點距離為60~200m 50~75 >25
水袋棚 集中式 水棚安設前後20m的斷麵一致 距掘進頭、回采麵上下口、轉載點為60~160m,但≯200 50~75 >25
分散式 水棚安設前後20m的斷麵一致 首列棚組距掘進頭、回采麵上下口為30~35m,但≯60m ≮30

  (4)水棚設置的規定與要求。隔爆水棚設置必須遵守以下規定:

  ①隔爆水棚的排間距為1.2~3.0m,主要隔爆水棚的棚區長度不小於30m,輔助隔爆水棚的棚區長度不小於20m,分散式水袋棚棚區長度不小於120m。

  ②隔爆水棚的用水量按巷道的斷麵積計算:主要隔爆棚不得少於400L/m2,輔助隔爆棚不得少於200L/m2,分散式隔爆棚按棚區所占巷道空間1.2L/m3計算。

  ③水槽或水袋在井下巷道的安裝方式采用吊掛式,並呈橫向布置(即長邊垂直於巷道軸線)。

  ④水槽(或水袋)外邊緣距巷壁(兩幫)、頂梁(無支架時為頂板)之間的垂直距離≮100mm;水槽(或水袋)底部至頂板(梁)的垂直距離≯1.6m(水袋為≯1.0m),否則,必須在其上方增設1個水槽(水袋);水槽(或水袋)底部至巷道軌麵的垂直距離,不得低於巷道高度的1/2,且不得小於1.8m。

  ⑤高度大於4m的巷道,應設置雙層棚子。上層水槽(或水袋)的總水量,按巷道全麵積每平方米30L單獨計算,下層水槽棚用水量,仍按前述水槽棚用水量計算。

  ⑥棚區內的各排水棚的安設高度應保持一致;棚區處的巷道需要挑頂時,其斷麵和形狀應與其前後各20m長度的巷道保持一致。

  ⑦同一排水棚內兩個水槽之間的間隙≯1.2m(水袋為≮l00m,也≯1.2m);水槽之間的間隙與水槽同巷道之間的間隙之和≯1.5m,特殊情況≯1.8m。每排水棚中的水槽,所占據巷道寬度之和與巷道最大寬度的比例:巷道淨斷麵<10m2,至少為35%;巷道淨斷麵10~12m2,至少為50%;淨斷麵>12m2,至少為65%。

  ⑧首排水棚距工作麵的距離,必須保持60~200m範圍內。

  ⑨水棚應設置在巷道的直線段內;水棚與巷道的交叉口、轉彎處、變坡處之間的距離,不得小於50m。

  ⑩懸掛隔爆水袋的掛鉤,其角度要大於75°,如圖2-2-28所示,以便受爆炸衝擊波作用時能夠順利脫鉤,使水傾灑彌漫於巷道中。

  在傾斜巷道中安設水袋棚時,棚子與棚子之間應用鉛絲拉緊,以免棚子晃動;並應調整水袋架與金屬支架的連接構件,使袋麵保持水平。

  3)隔爆岩粉棚

  在缺水、濕度小的礦井可選用岩粉棚。岩粉棚架設在巷道的頂部,在瓦斯煤塵爆炸產生的衝擊波作用下,堆放在木板上的岩粉分散開來,形成岩粉雲帶,當滯後於衝擊波傳播的火焰到達這一區域時被撲滅,實現隔絕連續爆炸的目的。

  (1)岩粉棚的結構。岩粉棚的結構應保證其動作的可靠性。即在發生弱爆炸的情況下也容易動作,而且岩粉分散狀態良好;同時,還必須保證在正常作業條件下,如爆破或其他振動作用下不發生誤動作。根據這一原則,各國研製了多種形式的岩粉棚和岩粉箱,如圖2-2-29所示。試驗表明,波蘭研製的巴爾巴拉型岩粉棚(如圖2-2-30所示)較為合理,包括我國在內的不少國家已推廣應用。巳爾巴拉型岩粉棚分為輕型和重型兩種形式(隻是尺寸、裝載量不同,而結構完全一樣),其規格尺寸見表2-2-35。

  (2)岩粉棚安設原則。岩粉棚必須架設在距可能發生爆炸地點60~300m範圍內,超

表2-2-35 巴爾巴拉型岩粉棚規格表

棚架構件 輕型棚 重型棚
岩粉板平台寬/mm ≤350 350~550
岩粉板寬/mm 100~150 100~150
岩粉板長/mm ≤350 350~550
台板高/mm 150 550
中間距/mm 最大200 最大200
岩粉板平台載岩粉量/㎏·m-1 30 60

  出這個範圍後岩分的可靠性就會降低。另外,還應遵循以下基本原則:

  ①應安設在直線巷道內,巷道斷麵無大變化。如果受條件限製不能滿足這一要求時,棚區應設在巷道拐角或斷麵變化段後方50~60m。

  ②岩粉棚應垂直於巷道軸線方向,靠頂板橫向布置。岩粉棚的長度不能小於設置地點巷道寬度的70%,達不到這一要求時,可將岩粉棚布置成相互錯開的鋸齒形,或者在巷道兩幫設置順幫棚子,予以補齊。

  ③必須有足夠的抑製火焰的岩粉量。我國規定,應按安設岩粉棚地點的巷道斷麵計算,對於集中式布置的主要岩粉棚(重型棚)按400kgm2計算,輔助岩粉棚(輕型棚)按200kgm2計算。

  ④岩粉棚之間的間距,輕型棚為1.0~2.0m,重型棚為1.2~3.0m;棚區長度,集中式布置時不應小於30m,輕型棚的棚區長度應不小於20m。

  ⑤堆放岩粉的岩粉板與兩側的支柱(或兩幫)之間的間隙不得小於50mm;岩粉板板麵距頂梁(或頂板)之間的距離為250~300mm,使堆放的岩粉頂部距頂梁(或頂板)之間的距離不小於100mm;岩粉板距軌麵不小於1.8m。

  ⑥嚴禁用鐵釘或鐵絲將岩粉板與台木和支撐木固定死。

  ⑦至少每月進行一次檢查,岩粉受潮、變硬等應立即更換;岩粉量減少應立即補充;岩粉表麵有沉積煤塵時應予以清除。

  4)自動式隔爆棚

  近些年來,許多國家先後研製和使用了各種形式的自動式隔爆棚,對抑製爆炸具有很好效果。

  自動式隔爆棚是利用各種傳感器測量爆炸所產生的各種物理參數並迅速轉換成電信號,指令機構的演算器根據這些信息準確地計算出火焰傳播的速度,並在最恰當的時候發出動作信號,讓抑製裝置強製噴撒出消火劑而阻隔爆炸。自動式隔爆設施的原理如圖2-2-31所示。

  自動式隔爆棚采用的傳感器主要有:紅外線傳感器、紫外線傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等;隔滅火材料可采用:水、岩粉、重碳酸鈣、重碳酸鍋、重碳酸餌、氮氣、二氧化碳等'惰'性氣體和磷酸錢等;使隔滅火材料飛散的動力有:雷管、導爆索、壓縮氣體(惰性氣體)以及它們的組合。

  研製出的自動式隔爆棚,其相關設備與器材,必須符合國家和行業標準的相關規定。

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