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对安全排放瓦斯的几点认识 摘要排放瓦斯是矿井瓦斯管理的重要内容之一，相关资料表明，不少煤矿曾在瓦斯排放过程中由于措施及管理不完善导致了瓦斯爆炸等恶性事故。本文就井下排放瓦斯安全措施的编制、审查及现场实施等有关问题作探讨。 关键词瓦斯 排放 安全 措施 前 言 由于井下生产环节复杂，虽然采取了不少措施，但井下瓦斯积聚仍不可避免，而排放瓦斯是煤矿解决瓦斯积聚的常用措施。煤矿安全规程对排放瓦斯的浓度、主要安全措施做出了明确规定，但其具体何种排放方式控制排放浓度、排放瓦斯量、排放时间，其煤矿安全规程读本也未明确说明，本文详细介绍了瓦斯排放的具体方式及安全措施，现场排放应注意的问题。 1 排放瓦斯浓度的控制 1.1 瓦斯排放相关规定 煤矿安全规程第141条规定“如果停风区中，瓦斯浓度超过1％或二氧化碳浓度超过1.5时，最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0时,必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯。停风区内瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0时,必须制定安全排瓦斯措施，报矿技术负责人批准。在排放瓦斯过程中，排出的瓦斯与全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过1.5，且采区回风系统内必须停电撤人，其它停电撤人的范围应在措施中明确规定。” 煤矿安全规程读本瓦斯积聚浓度将排放瓦斯分为两个级别，即一级排放，停风区中瓦斯浓度超过1但不超过3；二级排放，停风区中瓦斯浓度超过3。从以上规定可以看出，瓦斯浓度只要达到1，都必须制定可靠的安全措施，才能进行瓦斯排放。 1.2 控制瓦斯排放浓度的方法 为确保排放瓦斯风流在同全风压风流混合后，其风流中瓦斯浓度不超限，必须采取限量排放方法，严禁“一风吹”，目前现场采取的控制方法主要有 1分风限量法。 分风限量法的实质是控制供入瓦斯积聚巷道的风量，只让局部通风机的部分风流通过风筒进入独头巷道进行瓦斯排放，局部通风机的其余风流则同全风压风流一起稀释排放出来的瓦斯。主要有2种操作方法一是在风机出风侧与全风压汇合处设“三通”，通过调节“三通”的开启程度来控制进入独头巷道的风量；另一种是将风筒在风机出风口断开，调节对口位置以控制送入独头巷道的风量。 2增阻限量法。 增阻限量法的实质就是增加局部通风机的工作风阻，以限制局部通风机的风量，达到控制排放瓦斯的目的。主要方法有2种操作方法，一是在局部通风机入风口用木板阻挡；二是在风机出风侧用绳子捆绑。 3逐段排放法。 逐段排放法是指在独头巷道内将风筒断开，将独头巷道内积存的瓦斯由外向里逐段排放出来。 上述各类控制排放瓦斯的方法各有优缺点分风限量法缺点也在于风量不易根据全风压混合处的瓦斯浓度来准确控制，实际操作时容易出现风量过小而影响排放速度，风量过大又增加了排出的瓦斯量，使全风压混合处瓦斯浓度超限。增阻限风法缺点是风机处于高风阻状态下启动并运行，易处于不稳定状态，且风量控制不易把握，易损坏通风机，故此法不应采用。逐段排放法的缺点在于排放瓦斯人员处于浊风中，操作不当就会存在不安全隐患。若排放人员有一定的工作经验，能严格控制排放量，安全问题是能解决的，此方法的优点在于风机吸入的风量全部用于排放并稀释瓦斯，所以在停风区内积聚的瓦斯浓度高且全风压风量又不太大时，采用逐段排放比较好。 此外，在启封积聚瓦斯巷道的密闭时，可以先对密闭墙进行瓦斯抽放，抽放后再启封密闭并排放瓦斯、恢复通风，避免密闭内排除大量的积聚瓦斯，缩短排放时间，提高排放瓦斯的安全性。 笔者认为，矿井可装备根据回风瓦斯浓度探头与风机联锁来控制风机风量装备排放瓦斯，实现自动控制，杜绝人为失误。目前条件下，矿井排放瓦斯时，可在排放瓦斯回风流与全风压汇合处安瓦斯传感器，人为调节风量控制排放风流中的瓦斯浓度。 2 排放瓦斯的有关参数计算 掘进巷道停风后，其内部积存的瓦斯量、瓦斯浓度、排放时最大供风量、最大排放量和最短的排放时间都很有必要在排放前制定的安全技术措施中计算出来，这样一是有利于管理及排放瓦斯人员在实际操作时做到心中有数，二是有利于妥善安排停电撤人区域内各部门的工作。严格讲，井下条件复杂，相关计算与实际情况未必完全相符，执行时应根据实际情况灵活调整，以下计算方法可供大家参考。 2.1 独头巷道停风区内积存的瓦斯量计算 VCH4＝VC 式中 VCH4独头巷道内积存的瓦斯量，m3； V独头巷道的体积，m3／min； C独头巷道内瓦斯浓度，min； 独头巷道内瓦斯分布是不均匀的，为保证安全，应按从大的原则取值。有瓦斯监测探头的，应按最大探头浓度计算排放量；密闭巷道应安设取样管测浓度，以取样浓度计算排放瓦斯量。 2.2 单位时间最大排放量 M＝Q0（1.5－C0）／100 式中 M从独头巷道中每分钟最多允许排出的瓦斯量，m3／min； Q0全风压汇合处通风巷道中风量，m3／min； C0排放瓦斯前全风压汇合处通风巷道风流中携带的CH4浓度，。 2.3 单位时间最大供风量 Qmax＝M100／C＝Q0（1.5－C0）／C 式中 Qmax允许往独头巷道内供风量的最大值，m3／min； C独头巷道内平均CH4浓度，。 2.4 瓦斯排放时间T 由VCH4＋KQCH4T＝MT知 T＝VCH4／M－KQCH4 式中 T排放独头巷道中瓦斯所需要的时间，min。 严格讲，排放瓦斯时间T应根据实际操作时再定，以上计算是按最大排放量来推算的，实际操作时，排放瓦斯风流同全风压混合处的CH4浓度不可能恒为1.5，另外还应考虑，瓦斯排放完后，必须等30 min，确证无异常变化后，方可恢复正常供风与生产，故实际排放时间可参考本矿过去的经验值。 3 关于排放瓦斯时停电、撤人的范围 井下排放瓦斯时，为防止发生瓦斯爆炸，一是要严格控制排放瓦斯风流中CH4的浓度；二是要坚决杜绝排放瓦斯风流流经线路上一切火源，故必须确定停电撤人范围；三是一旦发生事故，为最大限度地减少人员伤亡并防止人员误入危险区，一定要明确撤人范围。关于这一点规程及读本只作了些原则性规定，即要求排放瓦斯巷道的回风系统必须停电撤人，但在现场执行时存在很多问题，主要焦点在于什么是独头巷道的回风系统。 对于如图1所示的角联风网，假如正常通风时期各分支风流方向如图中箭头所示，分支6为独头巷道，内部积存了大量CH4需要排放，AB分支5属角联巷道，风向为A→B，排放瓦斯时，排放瓦斯风流通过分支2进入回风系统而不会进入分支5，但当1、2、3、4四条分支的风阻有变化时，角联分支5的风量及风流方向均有可能发生变化，排放瓦斯风流就有可能由B点进入，侵蚀分支5，通过A点再侵蚀分支4若忽略局部通风机作用，只要R1R4＜R2R3就会使分支5的风流方向变为B→A，可以设想，一旦分支2不畅通，或分支4的风门在排放瓦斯时突然被打开，排放瓦斯风流都可能侵蚀分支5和分支4。这样就会出现一个问题，分支5和分支4平时本身不属于分支6的回风系统，但当条件发生变化时，又有可能变为回风系统，在制定排放瓦斯措施时，分支5和分支4是否该停电撤人在实际操作时就存在对“独头巷道回风系统”这一概念的不同理解。 图1 由于煤矿井下通风系统较复杂，井巷通风参数发生暂时或长时间的变化后如风门开闭、井巷有效通风断面发生变化引起风阻变化、局部通风机运转状态发生变化，主要通风机及其附属装置发生变化等，通风系统中各分支的风量、风向都可能变化，虽然要强调通风系统的稳定性和可靠性，但做到任何条件下都不出问题，很有难度。故凡是受排放瓦斯影响的硐室、巷道和被排放瓦斯风流切断安全出口的采掘工作面，都必须撤人停止作业，指定警戒人员的位置，禁止其他人员进入。排放瓦斯流经巷道内的电气设备必须指定专人在采区变电所和配电点两处同时切断电源，并设警示牌和设专人看管。 若按此规定，图1中分支5和分支4都必须撤人停止作业，相应的电气设备必须停电。但现场对此规定的理解也存在一些差异，一是对“切断安全出口”这一概念的理解，在多远距离内属于切断安全出口。有些矿把凡是处于排放瓦斯巷道回风侧的采掘工作面定为被切断安全出口的采掘工作面，而处于入风侧的采掘工作面不属于此列。有些矿，如淮南矿务局潘一煤矿，对实行分区通风的各采区，以采区为界，在一个采区中，只要有排放瓦斯工程，该采区内所有采掘工作面都必须撤人停止作业，这样做的安全系数更大。 4 结 论 煤矿井下排放瓦斯本身是一种消除隐患的安全措施，但执行不好也会出问题。为做好这一工作，关键要做好以下几点第一，要正确选择排放瓦斯流回风线路，必要时应对通风系统作适当调整，使排放瓦斯风流尽量沿最短的线路进入总回风系统，避免切断其它硐室和采掘工作面的安全出口，并保证系统的稳定性和可靠性；第二，必须严格控制排放浓度，确保排放瓦斯风流同全风压混合处风流中CH4浓度不超过1.5，并保证不发生循环风；第三，对于停电撤人的范围，一定要适当增加安全系数，对于可能影响也可能不影响的区域，一定要划为停电撤人的范围内，这样可有效因失爆引起的瓦斯爆炸，另一方面是一旦出现事故，能尽可能减少人员伤亡；第四，要加强现场监督和管理，各部门相关人员要相互配合，保证措施现场执行到位。 参 考 文 献 1 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京煤炭工业出版社，2004 2 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程读本.北京煤炭工业出版社，2004 3 煤矿瓦斯综合治理技术手册. 吉林吉林音像出版社，2004