管道抑爆裝置在瓦斯抽采系統(tǒng)上的實踐

羅 華 貴

（山西晉煤集團技術(shù)研究院有限責任公司，山西 晉城 048006）

0 引 言

據(jù)統(tǒng)計，全國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救災。鑒于瓦斯爆炸事故對我國煤礦安全生產(chǎn)造成的嚴重威脅，無論從煤礦安全管理、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，確保煤礦安全開采。

隨著我國《煤層氣（煤礦瓦斯）開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》的頒布，各大煤礦對瓦斯利用和開發(fā)投入的增加，對瓦斯抽放系統(tǒng)及其輸送管路安全提出了一個很高的要求。由于我國瓦斯抑爆裝置的研發(fā)和應用還處于初級階段，對瓦斯輸送管路的爆炸的規(guī)律和危險劃分并不明確，所以需要對瓦斯輸送管路容易發(fā)生瓦斯爆炸災害的區(qū)域和地點采取主動抑制爆炸措施，確保瓦斯開發(fā)和利用的的安全。

1 抑爆裝置的工作原理

當瓦斯輸送管路某個地點發(fā)生瓦斯(煤塵) 爆炸（燃燒）時，主動抑爆防火系統(tǒng)能在最短時間內(nèi)，通過設(shè)備上的火焰?zhèn)鞲衅魈綔y到管道中的瓦斯（煤塵）爆炸（燃燒），并將信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)進行內(nèi)部傳輸；控制盒校驗輸人數(shù)據(jù)后自動發(fā)出指令啟動抑燃抑爆器上的氣體發(fā)生器，將容器中的抑爆劑物質(zhì)在極短時間內(nèi)釋放，形成物理屏障，撲滅火焰，減少受災范圍，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。

圖1 管道抑爆裝置原理框圖

當瓦斯輸送管道內(nèi)隱患點出現(xiàn)火源時，探測器可在5ms 內(nèi)發(fā)現(xiàn)火源并輸出報警信號，控制器在15ms內(nèi)對探測器的報警信號進行處理、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)實現(xiàn)即時將火源撲滅，主動消除點燃瓦斯的條件，起到主動抑爆作用；在發(fā)生瓦斯爆炸初期時，抑爆系統(tǒng)即時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。

圖2 管道抑爆裝置工作原理圖

2 抑爆裝置安裝位置選擇

根據(jù)瓦斯輸送管路危險點和區(qū)域分析，管道瓦斯爆炸的隱患點主要有以下三種：①瓦斯排空管附近；②瓦斯發(fā)電機進氣孔附近；③井下瓦斯抽采進風口附近；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、摩擦火花和認為明火的原因容易引發(fā)瓦斯事故，瓦斯發(fā)電機進氣孔主要是由于發(fā)電機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為摩擦起火、認為明火和設(shè)備明火造成事故。為了達到最佳的抑爆效果，根據(jù)不同的危險區(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 處安裝第一個抑爆器，再距離第一個抑爆器50m 處安裝第二個抑爆器。如圖3 所示。

圖3 井下瓦斯抽采管道安裝抑爆裝置示意圖

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)電機進氣孔前。如圖5所示。

可同時布置多組抑爆裝置，法蘭口徑根據(jù)管徑選擇，傳感器、控制器和抑爆器應有良好的接地，控制器安放在靠近抑爆器附近。

圖4 地面瓦斯泵站安裝抑爆裝置示意圖

圖5 瓦斯發(fā)電機組安裝抑爆裝置示意圖

3 現(xiàn)場安裝方案

管道抑爆裝置在寺河礦二號井進行了井下現(xiàn)場試驗，共安裝了5 套管路抑爆裝置，安裝地點為一條采空區(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。

圖6 管路抑爆裝置現(xiàn)場安裝示意圖

4 結(jié) 論

按照國家標準《AQ1076-2009 煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求，在晉煤集團寺河礦二號井的瓦斯抽采管路安裝的管道抑爆裝置，通過測試和實際檢測，管道抑爆裝置運行良好，整體裝置穩(wěn)定，沒有發(fā)生誤動作的情況，有效的保護了晉煤寺河二號井抽采系統(tǒng)的井下進風段管路，給礦方的人員和生產(chǎn)帶來了一定的安全保障，為建設(shè)本質(zhì)安全礦山做出了貢獻。