瓦斯抽采系統(tǒng)管道抑爆裝置實(shí)踐

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關(guān)鍵詞：瓦斯抽采；管道瓦斯爆炸；管路抑爆裝置；主動(dòng)抑燃抑爆

引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年因瓦斯事故死亡的人數(shù)約2000人，占煤炭行業(yè)工傷事故死亡人數(shù)的40％，占重大事故的70%～80％，煤礦每年發(fā)生死亡10人以上的特大事故中，90％為瓦斯（含瓦斯煤塵）爆炸事故。瓦斯煤塵爆炸給煤礦帶來(lái)的最大危害是威脅井下人員生命，摧毀礦井設(shè)施，迫使礦井停產(chǎn)，并投入大量人力物力搶險(xiǎn)救災(zāi)。鑒于瓦斯爆炸事故對(duì)我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)造成的嚴(yán)重威脅，無(wú)論從煤礦安全管理、或從煤礦安全檢查角度看，都極有必要找到一種合適的方法抑制瓦斯爆炸，確保煤礦安全開(kāi)采。隨著我國(guó)《煤層氣（煤礦瓦斯）開(kāi)發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》的頒布，各大煤礦對(duì)瓦斯利用和開(kāi)發(fā)投入的增加，對(duì)瓦斯抽放系統(tǒng)及其輸送管路安全提出了一個(gè)很高的要求。由于我國(guó)瓦斯抑爆裝置的研發(fā)和應(yīng)用還處于初級(jí)階段，對(duì)瓦斯輸送管路的爆炸的規(guī)律和危險(xiǎn)劃分并不明確，所以需要對(duì)瓦斯輸送管路容易發(fā)生瓦斯爆炸災(zāi)害的區(qū)域和地點(diǎn)采取主動(dòng)抑制爆炸措施，確保瓦斯開(kāi)發(fā)和利用的的安全。

1抑爆裝置的工作原理

當(dāng)瓦斯輸送管路某個(gè)地點(diǎn)發(fā)生瓦斯(煤塵)爆炸（燃燒）時(shí)，主動(dòng)抑爆防火系統(tǒng)能在最短時(shí)間內(nèi)，通過(guò)設(shè)備上的火焰?zhèn)鞲衅魈綔y(cè)到管道中的瓦斯（煤塵）爆炸（燃燒），并將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部傳輸；控制盒校驗(yàn)輸人數(shù)據(jù)后自動(dòng)發(fā)出指令啟動(dòng)抑燃抑爆器上的氣體發(fā)生器，將容器中的抑爆劑物質(zhì)在極短時(shí)間內(nèi)釋放，形成物理屏障，撲滅火焰，減少受災(zāi)范圍，降低溫度，保障煤礦瓦斯輸送管道和抽采設(shè)備的安全，原理框圖如圖1所示。當(dāng)瓦斯輸送管道內(nèi)隱患點(diǎn)出現(xiàn)火源時(shí)，探測(cè)器可在5ms內(nèi)發(fā)現(xiàn)火源并輸出報(bào)警信號(hào)，控制器在15ms內(nèi)對(duì)探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行處理、判斷并發(fā)出執(zhí)行命令給抑爆器，抑爆器在15ms內(nèi)投入工作，抑燃抑爆系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)即時(shí)將火源撲滅，主動(dòng)消除點(diǎn)燃瓦斯的條件，起到主動(dòng)抑爆作用；在發(fā)生瓦斯爆炸初期時(shí)，抑爆系統(tǒng)即時(shí)形成爆炸火焰隔離屏障，阻斷火焰的傳播并熄滅火焰，起到抑制爆炸的再傳播作用，整體裝置工作原理如圖2所示。

2抑爆裝置安裝位置選擇

根據(jù)瓦斯輸送管路危險(xiǎn)點(diǎn)和區(qū)域分析，管道瓦斯爆炸的隱患點(diǎn)主要有以下三種：①瓦斯排空管附近；②瓦斯發(fā)電機(jī)進(jìn)氣孔附近；③井下瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)口附近；4、井下瓦斯輸送管路變徑裝置附近。排空管附近主要是由于雷電、室外自然發(fā)火、摩擦火花和認(rèn)為明火的原因容易引發(fā)瓦斯事故，瓦斯發(fā)電機(jī)進(jìn)氣孔主要是由于發(fā)電機(jī)回火和靜電原因引起瓦斯事故，井下抽采口和變徑裝置主要是因?yàn)槟Σ疗鸹?、認(rèn)為明火和設(shè)備明火造成事故。為了達(dá)到最佳的抑爆效果，根據(jù)不同的危險(xiǎn)區(qū)域，抑爆裝置有著不同的安裝和使用方法。管道抑爆裝置需要借助安裝法蘭和安裝三通將傳感器和抑爆器同時(shí)安裝在防范的瓦斯管路上。井下瓦斯抽采管道抑爆裝置傳感器一般布置在距離進(jìn)氣口或者出氣口3~5m處，抑爆器一般布置在距離傳感器50m處安裝第一個(gè)抑爆器，再距離第一個(gè)抑爆器50m處安裝第二個(gè)抑爆器。如圖3所示。地面瓦斯泵站抑爆裝置，傳感器一般布置在距離排空口3~5m處，抑爆器一般布置在距離傳感器沿管道軸向距離30~60m處安裝抑爆器，根據(jù)管徑大小配置抑爆器數(shù)量。如圖4所示。瓦斯發(fā)電機(jī)組安裝抑爆裝置同排空管類似，指示將傳感器安裝位置改在發(fā)電機(jī)進(jìn)氣孔前。如圖5所示?？赏瑫r(shí)布置多組抑爆裝置，法蘭口徑根據(jù)管徑選擇，傳感器、控制器和抑爆器應(yīng)有良好的接地，控制器安放在靠近抑爆器附近。

3現(xiàn)場(chǎng)安裝方案

管道抑爆裝置在寺河礦二號(hào)井進(jìn)行了井下現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，共安裝了5套管路抑爆裝置，安裝地點(diǎn)為一條采空區(qū)抽采線路安裝4套（151301采空區(qū)密閉支管，安裝1套；151302采空區(qū)1513022及1513024巷密閉支管，共安裝2套；151303巷工作面采空區(qū)1513032巷密閉支管，安裝1套）；一條本煤層抽采線路安裝一套（151304工作面1513042巷支管，安裝1套），具體安裝方案如圖6所示。

4結(jié)論

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《AQ1076-2009煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，在晉煤集團(tuán)寺河礦二號(hào)井的瓦斯抽采管路安裝的管道抑爆裝置，通過(guò)測(cè)試和實(shí)際檢測(cè)，管道抑爆裝置運(yùn)行良好，整體裝置穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)生誤動(dòng)作的情況，有效的保護(hù)了晉煤寺河二號(hào)井抽采系統(tǒng)的井下進(jìn)風(fēng)段管路，給礦方的人員和生產(chǎn)帶來(lái)了一定的安全保障，為建設(shè)本質(zhì)安全礦山做出了貢獻(xiàn)。

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作者：羅華貴 單位：山西晉煤集團(tuán)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司