空壓機是煤礦重要動力設備之一,專為各種風動機械及風動工具提供動力源,如風鎬、風鉆、混凝土噴射機、鍛釬機、空氣錘等。2005年8月29日李村煤礦使用的活塞式4L-20/8型空壓機發生了風包爆炸事故。

1空壓機風包爆炸事故的原因分析

1.1風包缺陷造成空壓機風包爆炸的根本原因是風包內風壓超過風包的強度,礦用空壓機風包的額定壓力一般為0.8MPa。若風包局部存在缺陷,如壁厚不均勻、存在氣孔和裂紋、材質差、銹蝕嚴重等,則風包強度已達不到標準的要求。盡管風包仍在額定壓力下工作,可仍然會發生爆炸。

1.2風包超壓風包內氣體額定壓力是由壓力調節器和安全閥來確定的。一旦出現故障,如壓力調節器操作失誤或其中的卸荷閥管道等零部件出現故障、安全閥失靈、風包內氣體壓力急劇上升,超過風包的強度極限時,就會發生爆炸。

1.3積碳燃燒空壓機的氣缸、排氣管、閥門、風包及分離器中,伴隨氣流的潤滑油,在熱空氣的作用下氧化而形成碳化物,這種碳化物逐漸增多就成為積碳,具有易燃性。它是由固態氧、碳氫化合物及雜質(金屬粉末、碳渣、灰塵)組成。積碳的形成除了與油的質量不好、沒有定期清掃有關外,還與給油量過度、空氣過濾不好和高溫有關。積碳因機械沖擊、硬顆粒在運動時發生的沖擊以及靜電放電等產生的火花,或者因環境溫度及空壓機二級排氣溫度過高,達到自燃溫度,就會著火燃燒,使積碳中的油迅速汽化。當產生可燃性碳化氫為主體的氣體在空氣中達到爆炸的濃度時,就使燃燒轉為爆炸。

1.4管道振動往復式空壓機由于吸排氣過程具有間歇性,因而管道內氣流的壓力和速度呈脈動性和周期性變化。這種脈動氣流通過管道的彎管、閥門或異徑管時,會產生激振力,引起管路振動,脈動壓力的不均勻越大,振動也越大;輸送壓氣的壓力越高、管道的直徑越大,激振力也越大;脈動氣流引起管路振動的頻率,若與管道結構系統的固有頻率相同或相近,會引起管道機構共振,即使激振力不大,管道的振動也會特別強烈。管道振動的結果是使管與管之間或管與風包、閥門、冷卻器之間的連續部位經受反復的振動應力,使管路系統受到附加疲勞載荷,會出現松動以致開裂現象,輕則產生泄露,重則引起爆炸。

2空壓機風包爆炸事故的預防措施

2.1風包缺陷的預防措施(1)風包是壓力容器之一,風包的大修、改造必須按照壓力容器的管理辦法,只有持有許可證的單位才能進行,如無損檢測的合格證書等。(2)風包按照質量標準進行檢驗并定期清掃,不合標準堅決不用。新安裝或修理后的風包必須進行有關的試驗。

2.2風包超壓的預防措施(1)設立風包內壓力保護裝置,一旦超壓能自動斷電。(2)壓力調節器、安全閥必須經過正確調整,保證靈活好用。(3)操作維護人員必須按安全知識規程的有關規定對空壓機進行操作和維修。

2.3積碳的預防措施(1)合理選用潤滑油,使其閃點、粘度、抗氧化能力及熱氧化安定性等性能符合規定。(2)潤滑油用量要適當。不要過量或不足,應遵照設備技術文件執行。(3)控制排氣溫度。①加強空壓機冷卻系統的改造和管理,合理選用冷卻水水質、及時清除冷卻器管壁和缸冷卻水腔壁的結垢,控制冷卻水的進出溫差不大于10℃;②降低管路、風包內的氣體溫度并加強檢修、改造配件質量,保證氣閥不漏氣,防止氣體循環壓縮,如配備后冷卻器;③設立各級排氣溫度、風包內氣體溫度、泠卻水溫度的保護裝置,在超溫時能自動切斷電源。(4)加強吸氣過濾,防止吸入的氣體灰塵多和含有硬顆粒;加強風包的清掃,防止積碳層過厚;提高填料箱的密封作用,防止曲軸箱內的機油漏入氣缸,進入風包。

2.4管道振動的預防措施(1)設計或安裝壓氣管道時,應盡量減少彎管、閥門和異徑管,或者使彎曲的曲率半徑大一些,以減小激振力。(2)對已經產生振動的管道,要在距空氣壓縮機很近的地方加設緩沖器,風包也是一種緩沖器。如容積不夠大,則應適當加大,以減小脈動壓力的不均勻度。(3)如發現某段管道振動強烈,可用木楔卡緊管道的某

篇2:礦井電氣火災原因分析及預防措施

隨著我國煤礦采掘機械化和電氣化程度的提高,外因火災發生的比例也逐年增高。低壓電纜著火、礦用變壓器著火、架線電車電弧引燃木支護棚著火等電氣火災事故也時有發生,而且礦井中環境復雜,電氣設備眾多,一旦發生火災,后果將不堪設想,具有很大的危險性。

近幾年多次發生的礦井電氣火災事故,給礦井安全生產帶來重大威脅,并造成重大損失。根據1949年~1995年的統計資料,我國煤礦共發生58次一次死亡3人以上火災事故,其中電氣設備引起火災有27起,占總次數的46.55%。作者對礦井電氣火災原因進行分析,并提出預防措施和對策。

1電氣火災主要特征

1)隱蔽性強。由于漏電與短路通常都發生在電器設備內部及電線的交叉部位,因此電氣起火的最初部位是看不到的,只有當火災已經形成并發展成大火后才能看到,但此時火勢已大,再撲救已經很困難。

2)隨機性大。礦井中電氣設備布置分散,發火的位置很難進行預測,并且起火的時間和概率都很難定量化。正是這種突發性和意外性給礦井電氣火災的管理和預防都帶來一定難度,并且事故一旦發生容易釀成惡性事故。

3)燃燒速度快。電纜著火時,由于短路或過流時的電線溫度特別高,導致火焰沿著電線燃燒的速度非常快,另外再借助巷道風流及其它助燃物質,使燃燒速度也大大加快。

4)撲救困難。電線或電氣設備著火時一般是在其內部,看不到起火點,且不能用水來撲救,所以帶電的電線著火時不易撲救。此外,礦井井巷眾多,電氣線路錯綜復雜,給火災撲救也帶來難度。

5)損失程度大。電氣火災的發生,通常不僅會單純導致電氣設備的損壞,而且還將殃及井下眾多生產設備。另外,電氣火災也會引發其它一系列的礦井事故,損失更為重大。

2電氣火災危害性

礦井電氣火災事故,一旦發生,可能會在井下引起“連鎖”反應,火焰借助電纜線、電氣設備、礦井風流、瓦斯和煤塵等引發其它事故,不僅造成財產損失,還會造成人員傷亡。其危害性主要表現為:

1)造成礦井電氣設備、生產材料的損失和破壞。

2)火災可能會燒毀生產設備或破壞現場工作條件,給礦井生產帶來嚴重影響。

3)引發其它事故的發生。火災往往會改變通風機原來的工作狀態,導致井下通風系統紊亂,火煙彌漫井巷,燒毀巷道和井筒,有時甚至可能引起瓦斯或煤塵爆炸等事故,造成更大的損失。

4)造成礦井內部環境污染。礦井電纜、電線及電氣設備的絕緣材料大多為易燃物,燃燒時會放出各種有毒有害氣體,造成整個礦井內部或者局部的空氣污染。

5)造成人身傷害。火災時有毒氣體會借助風流作用,波及的范圍較大,使災區或波及區的工作人員受有毒氣體侵襲而中毒、窒息或死亡。

3電氣火災原因

在使用電能時,引起火災的源由可能是電弧、火花,以及熾熱與發熱的高溫導電部分。起初可能致使電氣設備中的絕緣材料燃燒,接著火焰傳到巷道的支架、煤塵、瓦斯及礦內其它可燃材料上,這就發生礦井電氣火災。引起井電氣火災的原因是多種多樣的,如過載、短路、接觸不良、電弧火花、漏電等原因。

1)短路。導線短路時,因有大量電流流過而使導體的發熱特別快,在幾秒鐘,有時更快些,導體就熾熱了,并且可能燒著與其連接的絕緣、木支架、煤塵和鄰近的可燃物品,造成火災。在有瓦斯及礦塵危險的礦井條件下,熾熱的導體與含有瓦斯或煤塵與空氣的爆炸混合物相接觸,到達爆炸條件,就可能引起爆炸。

2)過負荷。當過負荷不是短接的結果發生時,導體的發熱通常進行較慢,但是長時間積累,設備將達到使自己失去絕緣性能的危險溫度,最后就常常引起電氣設備中線路的短接而發火。

3)接地故障。中間接地的漏電,特別是礦內電纜線路兩相短接時漏電也會產生火花引起燃燒。

4)接觸不良。線路中個別部分接觸電阻的增加,主要是接觸不良的結果。實踐證明,井下電纜與電纜或者電纜與設備的連接部分(接頭)做得不好,往往是礦井巷道內因電流以產生火災最常見的原因。

5)漏電。漏電是引起電氣火災的主要原因之一,而且更普遍更隱蔽。使用電器介電強度不夠或電線絕緣材料性能不好等,都容易發生漏電。另外由于絕緣材料的性能下降是不能逆轉的,因此漏電電流會逐漸加大,造成打火引燃周圍的可燃物而形成電氣火災。

6)靜電。在井下,靜電的產生可能是因為:砂礫或其它含在壓縮空氣中的混合物與橡膠管、金屬管壁相摩擦,膠帶與輪子摩擦,橡膠帶在帶式輸送機卷筒上摩擦等,從而產生電弧及火花。靜電的電壓能達到極高的值(約數萬甚至數十萬伏),極易引起瓦斯爆炸與火災。

7)電氣照明設備引起火災。井下如果不很好地處理照明燈罩上覆蓋的煤塵,有時也能引起火災。細小的煤塵由于堆積在電燈的燈脖上或玻璃罩上,阻礙燈炮內部熱量的擴散,當溫度升高到一定程度就有可能致使煤塵發火。

4電氣火災預防對策

礦井電氣火災仍要堅持“預防火主”的原則,嚴格參照《煤礦安全規程》的要求確定。筆者認為做好礦井電氣火災的預防工作的基本對策有如下幾處方面。

4.1嚴格執行《煤礦安全規程》中的電氣設計及防火的要求

1)井下電氣設備的選用和安裝要嚴格按照規程進行。在特定的工作場所,如在井下存在瓦斯、煤塵等易燃、易爆場所,必須按照專業的安全規程選用特制的電氣設備,如隔爆型電氣設備,以保證使用的安全性。為了防止電纜起火,必須選擇礦用阻燃電纜,電纜線路的連接和敷設要嚴格按照規范進行,不準許盤圈成堆或壓埋送電,在使用過程中防止線路的過負荷,以避免出現短路失火等現象。

2)加強對井下電氣設備的管理,做好日常的檢查和維護工作。井下的各種電氣設備,要嚴禁超負荷運轉,確保電氣設備的正常使用。同時也要防止因設備內部的故障等原因導致設備起火。要定期檢查電纜線的絕緣程度及設備的運行完好狀況,并做好相應記錄。此外,應經常加強對礦井職工安全用電教育,防止人為造成電氣設備及線路的機械損傷造成漏電短路而引起火災等現象。

3)礦井電氣設備要有過流,過壓、漏電和接地保護措施。井下高壓電動機、動力變壓器的高壓控制設備,應具有短路、過負荷、接地和欠壓釋放保護。在井下由采區變電所、移動變電站或配電點引出的饋電線上,應裝設短路、過負荷和漏電保護裝置。低壓電動機的控制設備,應具備短路、過負荷、單相斷線、漏電閉鎖保護裝置及遠程控制裝置。井下配電網路均應裝設過流、短路保護裝置。電太在36V以上和由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設備的金屬外殼、構架,鎧裝電纜的鋼帶(或鋼絲)、鉛皮或屏蔽護套等必須有保護接地。

4.2加強礦井電氣管理,提高防火意識

1)建立、健全井下各項規章制度。井下電氣工作人員要各司其職,做到每臺電氣設備都有專人負責。建立各種電氣設備的操作規程,建立礦井電氣設備的檢修和維護制度,建立礦井電氣事故的調查和處理制度、礦井職工持證上崗制度等等,用制度來規范預防電氣火災的具體要求。

2)做好礦工的安全教育,提高防火意識。對廣大礦井職工進行安全用電教育,是落實“安全第一,預防為主”的一條重要措施,也是避免電氣火災事故的可靠保證。對新工人,必須進行三級安全教育,要掌握安全用電的知識、電氣火災的處理方法、電氣設備的操作規程等,使其在思想上對電氣火災事故高度重視。

3)進行專項整治工作,消防電氣火災事故隱患。礦井企業內部應經常組織井下消防的專項整治工作,消防措施和設備是否齊全,安全職責是否落實到位,是否存在其它事故隱患等等,如發現問題,并及時整改,切實降低電氣火災的發生概率。

4)建立礦井電氣火災應急預案,并進行必要的事故模擬演練。各礦井應當建立電氣火災的應急預案,并進行電氣設備預防試驗性事故演習,以及模擬電氣事故處理演習,確保在一旦發生火災的情況下,具有相應的撲救、避難、救援等具體防范措施。

4.3應用新技術和新設備,提高防滅火能力

1)應用火災自動報警裝置。目前應用在電氣防火的產品主要有防漏電報警系統、防過載報警系統、電纜溫度報警系統等類型,其特點是能準確地探測到電纜線路的異常狀態,通過處理將信息提供給維護人員,這樣可以將電氣火災的隱患消滅在萌芽狀態。

2)積極開展對礦井電氣火災發生、發展機理和規律研究,不斷研究開發礦用火災報警設備、滅火設備和逃生設備;使礦井電氣火災在預防、監測和撲救三方面,實現立體化的防治措施。

5結語

綜上所述,為了有效地預防礦井電氣火災的發生,減少因礦井火災造成的巨大損失,應做好以下幾方面的工作;注重預防,嚴格按照規范進行電氣設備的使用、檢查和維護;充分加強對井下電氣設備的管理,做好職工的宣傳教育,提高防范意識;建立應急預案,應用新技術和新裝備,提高防滅火應變和防治能力。

《礦業安全與環保》(時訓先、蔣仲安、何理)

篇3:回采工作面頂板事故原因分析控制措施

回采工作面是煤礦井下生產的第一線,提高工作面的單產是提高礦井原煤產量和降低原煤成本的關鍵。但是,在回采工作面推進過程中,經常有突然涌水、火災、瓦斯、煤塵爆炸和大面積冒頂等災害的侵擾。其中,頂板事故則是影響工作面生產的一大隱患。由于各種頂板事故的原因是不盡相同的,它們的顯現形式也有差異。因此,正確區分各種頂板事故,掌握相應的措施,對回采工作面安全生產以及提高礦井原煤產量都有著重要的意義。

1局部冒頂事故的原因及其預防措施

在回采工作面推進過程中局部冒頂事故時有發生,這類事故發生在破碎頂板的條件下(如頁巖、煤頂、再生頂板等)。根據回采工作面的回采工藝過程和事故產生的原因不同,這類事故又可分為:采煤過程中發生的局部冒頂事故和回柱過程中發生的局部冒頂事故。

1.1事故原因分析

采煤過程中發生的局部冒頂事故,主要原因是由于采煤過程中破碎頂板沒有得到及時支護,頂板大面積出露和頂板懸露的時間過長,而導致直接頂受壓變形,遭到破壞,或者,雖然對破碎頂板進行了及時支護,但由于支柱支設質量不好而造成了直接頂局部冒頂。回柱過程中發生的局部冒頂事故,主要原因是因回柱操作方式不合理,先回承壓柱,引起周圍破碎頂板冒落,導致大塊研石推倒支柱,使鄰近破碎頂板失去支護而造成的。

1.2預防措施

(1)在摸清頂板性質的基礎上,認真做好破碎頂板情況的預測預報工作。采煤過程中要強化安全防范意識,認真觀察頂板變形情況,發現問題及時處理,不留后患。

(2)合理選擇工作面推進方向和回采工藝方式。為了防止頂板出露后因下沉量加大,破碎加劇,而導致頂板冒落,回采工作面要盡量垂直裂隙推進。在回采工藝方式上,如果采用炮采,應當采取小范圍放小煤“開窗口,的方式,防止頂板大面積出露;如果是機采應選擇單滾筒采煤機,盡量減少無立柱空間的寬度,減少頂板出露面積。

(3)采取合理的支護方式。在回采工作面推進過程中,實踐經驗證明在破碎頂板條件下,支護時,首先必須支護好剛裸露的頂板。因此,對采煤后出露的頂板要及時支護,在支護方法上,應盡量垂直裂隙掛梁,并且,合理的支護密度應保證與裂隙間距相適應。

(4)加強支柱的支設質量。當支柱支設的質量較差時,由于頂板受力不均勻,造成個別區域應力集中,破壞了頂板完整性。或支設支柱時,支柱的初撐力不足,使頂板在暴露初期產生了過大的離層或者過早的斷裂,破壞了頂板自身的完整性,造成局部冒頂。因此,在支設支柱時,不能將支柱支在浮研上,必須找真頂和實底支設支架,保證支架的整體工作特性。另外,要盡量增大支柱的初撐力,目前一般認為初撐力為工作阻力的50%比較適宜。

(5)采取正確的回柱方法。采取正確的回柱方法是防止頂板冒落的重要環節。在回采過程中,必須嚴格執行工作面的操作規程,采取正確的回柱方法,以確保支柱承載均勻,防止頂板壓力向局部支柱集中,使支柱承載不均勻,造成局部頂板破碎給回柱工作帶來困難。

2直接頂運動造成的切頂垮面事故原因及其控制措施

2.1事故發生的條件

(1)煤層條件。頂板垮面事故大多數發生在煤層厚度超過1.5m,煤層傾角大于20o的單一煤層,或煤層下分層開采時。在這種情況下,煤層頂板有足夠的運動空間,頂板在自重的作用下沿傾斜方向會產生較大的下滑力。此時,在下滑力的牽引下,頂板容易出現裂隙而加劇破碎。

(2)開采技術條件。在老頂來壓之前,由于這個階段頂板下沉量小,支架上的壓力較小,直接頂容易離層,造成支架穩定性降低,且容易被推倒,或由于采空區冒落波及采場推倒支柱;在采煤、放頂過程中引起工作面發生局部冒頂事故,使頂板失去下部巖層對它的依托和上部巖層對它的牽制作用;工作面支護不合理,支柱初撐力低,輔助結構壓縮量大,支柱鉆底,造成頂板離層,以及由于支護方式不當,支柱反力方向不對,穩定性低,造成了回采工作面支架沒有阻止頂板沿傾斜下滑的能力。

2.2控制措施

(1)必須加強回采工作面日常頂板管理工作,防止回采工作面局部冒頂事故的發生。

(2)做好頂板情況的預測預報工作。首先,加強對頂板的下滑可能性進行預測,預測煤頂板是否存在下滑的煤層條件;頂板在傾斜方向上是否被切斷而失去上部的牽制作用;是否存在有允許頂板下滑的空間。其次,根據煤壁片幫、頂板下沉量及支柱載荷有明顯變化等現象,對頂板可能下滑的地點和時間進行判斷,及時進行控制和管理。

(3)進行正確的支護控制設計。頂板沿傾斜方向的下滑力一般可由下式估算:

T=Qsin*=MLlrsin*

式中M—下滑的直接頂厚度,m;

L—回采工作面控頂距,m;

l—頂板沿傾斜方向可能下滑的范圍,m;

*—煤層傾角,o;

r—直接頂容重,t/m3

根據上式估算的下滑力大小,確定增加傾斜抬棚的數量,以提高對抗頂板下滑的能力,提高支柱的初撐力,保證足夠的支護阻力,防止直接頂離層;另外,也可沿切頂線,架設叢柱或排柱,控制頂板下沉。實踐證明,在條件允許的情況下,采用單體液壓支柱或金屬摩擦支柱加傾斜抬棚控制頂板,效果顯著。

(4)注意支架支護的效果。回采工作面支架支護,必須與礦壓顯現情況相適應,支護時,支柱必須有一定的迎山角。

總之,對于回采工作面頂板事故應采取綜合性的預防措施,同時,還要根據煤層的具體地質條件,特別是煤層頂板條件,選擇合理有效的技術措施,才能很好地防止頂板事故的發生,取得良好的技術經濟效果。