莒山礦重大危險源的辨識與控制技術研究

王小玉

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

重大危險源所涉及的品類眾多，國內外的對其的研究也沒有進行到很深入的程度。自1982年以來，歐盟出臺了《工業活動中重大事故危險法令》，緊接著美國，加拿大，印度和泰國各國相繼出臺了相關的標準條例，在1996年澳大利亞出臺了國家標準《重大危險源控制》[NOHSC:1014(1996)]，基于法規或標準對危險物質及其臨界量的確定。我國于1997年初經由原勞動部組織實施了重大危險源普查測試的試點工作，詳細的對重大危險源辨識進行了試點分析調查，在試點工作的基礎上，2000年9月17日出臺了《重大危險源辨識》(GB 18218—2000)，并從2001年4月1日開始實施，之后，一大批的學者先后對危險源進行了研究分析。文章將重大危險源的范圍縮小到礦山開采，以莒山礦為研究對象，深入分析莒山礦的危險源辨識和控制技術研究，為規避礦井可能發生的危險性事故提供借鑒參考。

1 莒山礦井田、地質概況

1.1 井田概況

莒山礦坐落太行山支脈，屬丘陵地帶，歸屬于黃河流域沁河水系。莒山礦始建于1959年，經過兩年的建設于1961年投產使用，至今對該礦地面及井下生產系統進行了多次的改造延伸，年生產能力最終核定為9×105t（噸）。莒山礦的可采礦層有3號、9號和15號。現今3號礦層的礦產資源即將采完，要開始開采9號礦層的資源，故對莒山礦進行水平延伸，并進行設計開采。該礦井經計算礦井總服務年限為28.1年。本井田的開拓方式為斜井開拓。礦井準備以+700m輔助水平和+650m主水平對井田9號礦層和15號礦層進行開拓開采。其中9號礦層的開拓開采準備用一個采區，一個開采作業面、兩個綜掘掘進工作面來保證莒山礦礦井的設計年生產能力9×105t和進行正常的生產接替工序，并經審核通過。

1.2 井田水文地質概況

快開采完成的3號礦層在以往開采掘進過程中并未出現突水點和水害事故。根據勘探結果，該礦井的3號、9號和15號礦層的礦井水文地質類型被判定為中等。

1.3 地質概況

礦井的地質構造造形態主要以褶曲為主，斷層并不多見。地層中所含礦物性質分別為山西組和太原組，平均總厚為148.97m，一共含礦11層，礦層平均總厚為12.11m，其中可采礦層共3層（包括3號、9號和15號礦層），平均可采厚度共10.80m，可采系數為7.25%。可采礦層的井田內可采礦層為3號、9號和15號礦層。化學性質、工藝性能是15號礦層的礦物樣品經分析鑒定為特低灰-中灰、中高硫-高硫、高固定碳、高-特高發熱量的無煙可燃礦物。

2 莒山礦危險源辨識

礦山常見的危險源有易燃氣體、礦塵、火災、地壓災害、水害等，具體分析如下。

2.1 易燃氣體

為本礦井15號開采區域內易燃氣體最大絕對涌出量為5.5m3/min，大于5m3/min，故該礦井應屬易燃氣體含量高的礦井。所以判定該礦井已經構成重大危險源，所以莒山礦的資源開采須對易燃氣體這一影響因素進行細致的分析評價，采取控制預防措施，以防構成事故，造成傷亡。

2.2 礦塵

對莒山礦3號礦層的礦物樣品進行礦塵爆炸性試驗，經過試驗分析測試，得3號礦層火焰長度為0mm，巖粉用量為0，故可知3號的礦塵無爆炸危險性。同理，對9號、15號礦層樣品進行礦塵爆炸定性分析，由火焰長度為0mm，巖粉用量為0，得出的結論是9號和15號礦塵均無爆炸性。

2.3 火災

對3號、9號和15號礦層的礦物樣品進行分析測試其吸氧量。再根據檢測結果，鑒定為井田內3號礦層不易自燃，9號、15號礦層容易自燃。故對9號、15號礦層需進行更為嚴格的防火管理措施。

2.4 地壓災害

由莒山礦礦井以前的研究資料及事故統計，得知在自建井以來該礦井范圍內及鄰近礦山均未發現地溫和地壓異常現象，故該井田應該屬于地溫和地壓正常區域，所以不存在熱害和沖擊地壓的危險。

2.5 水害

由開采完成的3號礦層在以往開采掘進過程中并未出現突水點和水害事故。并結合根據勘探結果，該礦井的3號、9號和15號礦層的礦井水文地質類型被判定為中等，只要控制合理，并不會出現事故隱患。

綜上，對莒山礦的礦井危險源進行辨識的結果可知，易燃氣體是本礦井最應該重視和注意的因素，已達到重大危險源的級別。必須對莒山礦這一重大危險源進行分析評價，由于礦井是個特殊的危險源，又包含了許多未知危險性，評價方法必須適用礦井現場，且能對多種危險進行評估，綜合考慮采用指數評價法，著重對易燃氣體進行分析評價，粉塵與火災因素也將考慮在內。評估結束后，根據分析評估結果，對易燃氣體、礦塵和火災因素進行危險性預防與監測監控，降低并消除其危險性。

3 莒山礦重大危險源控制

3.1 安全監測監控系統

莒山礦井下裝備一套井下作業人員管理系統（KJ222型），并將其接入礦井安全生產監控系統中，監控主機通過網絡交換機接入廣域網與上一級監控中心連接。礦、縣、市三級聯網線路：該礦監控中心到蘭花集團監控中心采用廣電光纜，蘭花集團監控中心到晉城市局監控中心采用廣電光纜。監測監控系統的設備間使用的電纜必須使用阻燃的。安全監控設備若使用的是防爆型的，那么之間的信號傳輸必須是本質安全型的信號。礦井現將KJ90-F16型裝備在地面設置2臺，主井皮帶機房1臺，通風機房1臺，井下設置中央變電所、9101回采區域、9102運輸順槽掘進工作面、9102回風順槽掘進工作面等5個監控分站。井下易燃氣體傳感器KG9701A型，將其布置在采掘工作面及回風巷中、回風立井井底總回風巷中的測風站內，以實時監測易燃氣體的濃度。莒山礦裝備了該系統能夠實時統計并計算礦井的時產量、日產量、月產量和年產量，并與之前的產量進行對比，可以對產量的動態變化進行及時的調整。

3.2 易燃氣體監測監控系統

易燃氣體監測監控系統設置過程中，回采工作面上隅角設置易燃氣體傳感器1個；回風順槽距采礦作業區域不大于10m處設置易燃氣體傳感器1個；在回風順槽距回風大巷10m～15m處設置易燃氣體傳感器1個；采礦設備上裝設機載式報警儀1個。當回采工作面上隅角易燃氣體濃度大于等于1.0%時聲光報警，易燃氣體濃度大于等于1.5%時斷電，小于1.0%時復電。斷電范圍包括的是回采工作面及其回風巷道內全部非本質安全型電氣設備，以防產生電火花發生爆炸事故。

當回采區域易燃氣體濃度大于等于1.0%時聲光報警，易燃氣體濃度大于等于1.5%時斷電，小于1.0%時復電。若是前者的話，那么回采區域及其回風巷道內全部非本質安全型電氣設備均會被斷電，以防產生電火花引發易燃氣體爆炸所造成的事故。

3.3 火災監測監控系統

莒山礦采用礦井火災預測預報束管監測系統做為本礦井的火災監測系統，主采區域束管監測系統而言，束管監測系統是經由氣體采樣器、束管將氣體抽到地面監測室，然后對氣體成分經由計算機加以分析后，分別在井下開采區域回風順槽、上隅角、回風順槽采空區設置3個監測點、運輸順槽設置1個監測點；及得出各個測點的CO、CH4、CO2、O2、N2等氣體的濃度大小，從而獲得氣體濃度并分析其變化規律，好對井下自然發火起到預測、預報作用。

4 莒山礦重大危險源預防措施

井下所有通風設施均按設計要求布置在穩定的巷道及圍巖中，使礦井形成一個穩定、可靠的通風系統。礦井在生產、建設中，必須構建“通風可靠、監控有效、管理到位”的易燃氣體綜合治理工作體系。想要防止爆炸事故，具體方法可歸納為以下三個方面：防止易燃氣體積聚，防止引發爆瓦和防止事故擴大。

4.1 預防礦塵爆炸及綜合防塵措施

據莒山礦3號鉆孔中3號、9號、15號礦層礦塵爆炸定性分析，火焰長度為0mm，抑制礦塵爆炸最低巖粉用量（%）為0，鑒定結論是3號、9號、15號礦塵無爆炸性。設計采取了以下較為完善的防塵、降塵措施。分別為開采區域的綜合防塵、掘進工作面綜合防塵、錨桿支護的防塵等。

4.2 預防井下火災措施

莒山礦9號礦層采用預防礦層開采過程中發生火災的綜合防火措施。首先防止礦層自燃；其次防止礦工或是設備原因引起火災；進行礦產資源開采時要盡量回收油脂雜物。設備方面：通過改裝或更換機電設備使其失爆率降低為0，完全保證井下安全。防爆隔爆設施的設置地點與擺放使用參考相關資料規范或是請教專家組進行討論，務必將合適的設施安放在合適的地點。人員方面：易燃氣體檢測工作人員在檢查是應當完全按照流程一步一步來，以免遺漏危險源的檢查，并要嚴格遵守定期檢查這一規定。

5 結語

本文從重大危險源切入，著重研究礦井的危險性，以莒山礦為例，對其運用指數評價法進行分析評估。分別研究該礦易燃氣體爆炸事故危險性、礦塵爆炸事故危險性和礦井火災危險嚴重程度。該礦井經評估得出危險程度為比較危險，據此提出為完成正常生產需要做到的監測監控及預防措施，和為降低危險程度而提出的整改和改良措施。論文詳細論述了危險源辨識，評價，控制的內容，并提出了將指數評價法運用到礦塵爆炸危險性評價及礦井火災危險嚴重程度評價當中。