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煤矿瓦斯爆炸事故的电气诱因与对策  

2012-02-20 15:53:32|  分类: 煤矿安全知识汇编 |  标签: |举报 |字号 订阅

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0  引言

目前,我国煤矿大多以向上倾角向前掘进,使得这类煤矿具有局部或全部上倾的巷道顶部,其原因是为了利用重力作用运出开采的煤。由于煤矿巷道中溢出的瓦斯气团比空气轻,这样瓦斯气体在空气中受到浮力作用便会沿着上倾的巷道向顶部流动,集聚在巷道顶部的最高点(采煤面)附近,形成体积比为5%~15%的瓦斯—空气可爆混合气体。因此,煤矿上倾巷道顶部具有瓦斯气体集聚的“自恶化作用”。目前我国煤矿所采用的通风方式不能完全消除这种可爆混合气体的形成,这是该类煤矿瓦斯爆炸的主要原因之一。

应该说接连不断的煤矿瓦斯爆炸使从事矿井作业的相关部门和人员吸取了不少悲痛的教训,由此也采取了一定的措施,但是爆炸事故依然有增无减,这说明在历次事故总结出的原因之外,还有主要的根本诱发因素。

笔者就近年来多例煤矿瓦斯爆炸事故及其所公布的事故原因作了不完全统计,分析发现煤矿瓦斯爆炸事故的主观、客观因素是多方面的,但是最根本的直接因素不外乎两个主要方面:一是矿井内局部瓦斯浓度达到爆炸极限;二是在第一要因存在的基础上,矿井多类电气设备缺陷或操作违章诱发电气火花或爆炸所致。对于第一要因的消除,有关方面已经作了卓有成效的讨论,下面笔者主要就第二要因进行统计、分析,并提出相应的抑制电气诱因存在的看法。

1  煤矿瓦斯爆炸事故的电气诱因类型

煤矿爆炸的物质基础——瓦斯是矿井中煤或其他炭物质形成的气体,其主要成分为甲烷,比空气轻,易燃烧、易爆炸。瓦斯聚集到一定的浓度,在矿井内部空气的助燃下,一旦遇到电气火花等火源,就会发生爆炸。据中国工程院和煤炭信息总院联合做出的《我国煤矿安全生产形势、差距和对策》的课题报告,目前中国矿井的原有安全设施严重老化,不少设备超期服役。煤矿不能进行足额安全投人,不但新设备无法补充,原有设备的维护也被省略。笔者把近年来因各类电气设备缺陷等诱因导致煤矿瓦斯爆炸的情况归纳如下:

1.1  矿井供电电源缺陷

矿井市电电源供电可靠性差、自备电源(发电机)容量小,选型、配置不合理,运行性能差等造成供电中断,矿井中瓦斯气体超标。

实例1:2004年3月山西省某煤矿爆炸,28名矿工全部遇难。据当地安全生产监督管理部门介绍,3月1日下午6时48分,该煤矿市电大电网限电停电,便启动刚购进的400kW发电机,该发电机全自动调压,但电压升到280V后,就再也升不到380V的额定电压。煤矿又换上一台90kW的旧发电机发电,由于该电机容量小,只能带动主扇风机,其他生产用电供应不上,通风不畅,造成局部瓦斯集聚。晚上11点多,市电大电网来电,井下不久就发生了瓦斯爆炸事故。

1.2  矿井中电气设备缺陷

(1)矿井电力网络缺陷

一般是电力电缆绝缘受潮、损坏,发生单相接地或相间短路,引发电气火花或电缆爆炸,导致瓦斯爆炸事故。

实例2:2000年11月,湖北省某煤矿发生瓦斯爆炸事故。调查组专家认为,该煤矿为高瓦斯矿,当时事故原因:矿井顶板垮塌,砸破电缆绝缘层,电线着地引发电气火花,导致瓦斯燃烧而引起爆炸。2004年8月28日,广东省某煤矿发生井下电缆爆炸事故,引发井下大火。

(2)矿井内变配电设备缺陷

一般矿井中的配电变压器或配电装置,不具备防爆性能,因运行环境恶劣,造成单相对地绝缘或相间绝缘降低、破坏,产生电气火花,引爆瓦斯。

实例3:2004年湖南“3.29”瓦斯爆炸事故直接原因查明。专家们认为:电气火花发生在该煤矿矿井下配电室出口处巷道边的变压器接线处。井下被淹后导致井中环境变化,而矿井中原有的电器没有更换为防爆电器,潮湿使接线盒内三相电气间绝缘降低,最终导致线间绝缘破坏产生电火花,引爆瓦斯。

(3)矿井照明用电设备缺陷,多为照明灯具炸裂,引爆瓦斯

实例4:2000年11月,广东某煤窑发生的瓦斯爆炸,其原因是矿主违章越界作业,死巷内瓦斯浓度过高,当天灯泡爆炸发生火花,引起瓦斯爆炸。

2004年8月n日,江西某煤矿发生瓦斯爆炸。事故原因查明:独眼井开采,没有形成通风系统,引起井下瓦斯大量集聚达到爆炸浓度,遇到灯爆炸产生电气火源,引起瓦斯爆炸的重大责任事故o

(4)矿井动力用电气设备缺陷

多为掘煤用的不具备防爆性能的电动机、扇风机、潜水泵等漏电引起瓦斯爆炸。

实例5:2004年3月17日,云南发生一起重大瓦斯爆炸事故,查明矿井由于独眼开采,导致瓦斯超标,采用漏电的不具备防爆性能的潜水泵下并排水引起瓦斯爆炸。

另外,矿井电气作业不遵守安全操作规程,如煤矿在未做好相关安全措施情况下,擅自停、送电,或明电下井,电工带电安装电气设备、或井下作业工人擅自打开矿灯灯罩、不安全使用照明灯具等,均会产生电气火花引发瓦斯爆炸事故o

2  矿难事故的诸多启示

除了上述不完全统计的情况,另外我国某省组织分析了1980年—2002年这23年间该省煤矿3人以上重大伤亡事故情况。3人以上瓦斯事故死亡2563人,占建国以来3人以上瓦斯事故死亡人数的81.8%。在这些瓦斯爆炸事故中,造成瓦斯气体集聚的原因主要有10种。其中:因煤矿停电、停风造成的事故占49.6%。因此,消灭煤矿瓦斯爆炸事故,首先要保证煤矿市电电源或自备电源的供电可靠,以解决主要扇风机的停电、停风问题,以消除矿井内瓦斯气体的集聚、超标。

再者,从上述频繁灾难的发生,我们可以看到目前煤矿在生产中还存在较普遍的安全生产问题:除了煤矿管理制度不健全、安全监管不力、安全意识淡薄、安全投入不足等间接因素外,尤为严重的是:矿井中电气设备选型、配置不合理,无防爆性能,或本身缺陷、运行性能差,产生电气火花或电气爆炸诱发煤矿瓦斯爆炸事故。

由此可见,煤矿瓦斯爆炸的电气诱因十分严重,要想实现煤矿稳定的安全生产,关键在于保证供电电源可靠,消除井下瓦斯超标和配置防爆性能可靠的矿井电气产品。

3  大幅度降低煤矿瓦斯爆炸的电气诱因的措施

3.1  针对矿井市电电源、自备电源(发电机)供电不可靠的缺陷

可将单回路市电供电网络改为双回路市电供电网络,配置性能可靠的矿井自备电源和相应的备用电源自动投入装置(BZT),方可保证整个矿区的可靠供电。

3.2  针对矿井电力网络、变配电设备、照明灯具和动力用电设备缺陷

鉴于矿井防爆安全的重要性和防爆电气产品在爆炸性气体和粉尘危险环境中应用的普及程度,应着力加强对用在该环境中的防爆电气产品强制性的监督检查,杜绝该使用防爆电气产品的却替代以普通产品。同时应加强对用户防爆电气产品的监督检查,避免以次充优或超期股役等现象的发生。另外,加强防爆电气产品标准化工作,不断提高产品标准化、系列化、通用化水平,可便于用户选型、使用。

再者,应加强防爆电气产品生产、流通、使用等各环节的质量控制,以期最终做到矿井中井下作业必须配置质量合格并取得矿用产品安全标志的防爆电气产品,以构成完善的矿井防爆电气体系,做到产品的防爆结构、工艺、材质、检验均符合防爆标准的规定,如隔爆面的配合宽度或配合间隙不应超标,做到隔爆面壁厚一致;隔爆面之间不可任意加设密封垫。对外壳,特别是铸铁外壳材质需化验;做隔爆外壳的水压试验;隔爆面上的砂眼、气眼不应超标;隔爆外壳上的紧固件紧固牢靠;设置内、外接地端子;多余的进线孔设置钢质堵板。

防爆电机的制造和装配质量应符合产品验收规范。矿用电机的选型、接线盒内电路的爬电距离和电气间隙、结构材料、密封材料等均应符合防爆标准要求,接线盒内应涂耐弧漆;避免绕组短路、断路现象,定子绕组装配前内部清理干净,绕组浸漆后避免漆瘤;隔爆型电机轴承传动结构及轴承隔爆结构应避免“抱轴”质量事故。隔爆面粗糙度应达到标准,注意椭圆度超差,保证其同心度;工序传递过程中保护隔爆面。

在防爆电气产品应用过程中,产品选型符合安装标准,如防爆类型和隔爆型的级别、组别选择应符合相应场所及使用条件的要求;产品检查维护工作应到位;杜绝假冒伪劣、带安全隐患的产品在现场使用,如接线盒缺少紧固螺钉、电缆引人装置的密封圈无压紧装置或密封圈丢失、电动机风罩固定螺栓不全、铭牌严重腐蚀或丢失。应保证户外防爆电气产品的接线盒防水性能;产品维修后应达到原来的防爆要求。用户应了解产品维护、检修报废的标准,做到危险场所必须采用防爆电气产品。当然,国外引进的防爆电气产品需经我国防爆质检机构检验合格并取得矿用产品安全标志,才可进入我国销售流动领域。

针对矿井作业人员违章用电的问题,应加强电气防爆知识宣传、培训、普及,以使矿井作业人员自觉地严格遵守矿山安全操作规程,做好防爆电气标准的贯彻落实。

4  结束语

接连不断的煤矿瓦斯爆炸事故与电气诱因密切相关,只要我们的相关部门以及煤矿自身建立安全生产的长效机制,强化煤矿安全监察,保证供电可靠,矿井中配置质量合格的防爆电气产品,井下作业人员严格遵守安全操作规程,相信煤矿瓦斯爆炸事故的发生率会明显下降。

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