煤礦井下災害研究

2006/10/8 9:25:34

  煤礦事故頻繁發(fā)生的原因是多方面的，其中一個主要的原因是安全基礎不實，部分應該被淘汰的設備還一直在使用，煤礦重點攻關課題的研究速度緩慢，先進技術的推廣力度不夠。

    煤礦井下部分設備的現(xiàn)狀與思考

    一、井下局部通風機

    目前，我國煤礦用局部通風機生產(chǎn)企業(yè)90家，主要分布在重慶、山東、山西、河南、江蘇、湖南、江西等19個省(區(qū)、市)。技術力量、設備條件、管理水平、執(zhí)行標準狀況和經(jīng)營思路各不相同，產(chǎn)品質量、技術性能差異較大。產(chǎn)品質量、性能指標和技術水平不容樂觀。

    1.JBT、YBT系列單級軸流式局部通風機是我國20世紀50、60年代引進前蘇聯(lián)的產(chǎn)品，體積小、價格低，但噪音大，全壓效率低，風壓偏低。其全壓效率約60%～73%左右，噪聲103～111dB(A),有的甚至達到l27dB(A)。風機效率低，造成了能源的嚴重浪費。噪聲主要集中在中、高頻率范圍，刺耳的尖叫聲嚴重影響了工人的正常作業(yè)和身心健康，并且掩蓋了一定距離內(nèi)行車聲、機械運轉聲和信號電鈴聲，易引起傷亡事故。

    近兩年，個別企業(yè)與高�；蚩蒲性核献�，對YBT產(chǎn)品進行了技術改造，在小型號上改善了風機葉型和加裝了消音器，取得了較好的效果。但大部分產(chǎn)品不符合現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境的要求，屬于應該被淘汰的產(chǎn)品。

    2. 斜流式(也稱：昆流式)局部通風機是20世紀90年代初期發(fā)展起來的新型風機，具有空氣軸向流動、高效運行區(qū)域寬、噪音小等優(yōu)點。但風壓偏低，在效率指標上形同虛設，生產(chǎn)工藝、技術還不成熟，目前國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)約有4家，規(guī)格型號和使用量較少，未形成批量和系列化生產(chǎn)。

    3. 對旋式局部通風機是20世紀80年代末、90年代初研制并迅速發(fā)展、推廣的一種局部通風機。目前機號有No4.0至No10.0等；裝機功率有1.lkW×2至75kW×2等；工作方式有壓入式、抽出式和壓抽式等；葉片材料有鋼葉、銅葉片、鋁合金鑄造葉片和塑料葉片等。

    對旋式局部通風機一般由容量相同的隔爆電動機驅動，兩個風葉輪采用不同的葉片數(shù)，一級葉輪的葉片安裝角大于二級葉輪的葉片安裝角。二級葉片還兼?zhèn)淦胀ㄝS流式風機中的靜葉功能。測試證明：對旋式局部通風機的通風效率比前置靜葉型兩級普通軸流式通風機高約8%～10%, 比后置靜葉型高約4%～5%；具備良好的逆風性能，逆向風量可達60%～70%。

    目前，對旋式局部通風機均采用了外包復式消聲器結構，有效地降低了噪聲。實驗證明：噪聲頻率越高，吸聲系數(shù)越高。在125Hz～500Hz時，吸聲系數(shù)只有0.3～0.5左右，在1000Hz以上吸聲系數(shù)可達0.8以上,4000Hz時可達0.95。

    近年來，部分高校和科研院所對礦用通風機技術進行了深入的研究，先進的理論、計算方法和結構優(yōu)化等得到較好地應用，促進了礦用通風機產(chǎn)品行業(yè)技術水平的提高。

    4. 小型煤礦用抽出式軸流通風機產(chǎn)品的質量狀況。20世紀80年代末、90年代初，新疆煤炭工業(yè)學校和山西省運城地區(qū)礦山節(jié)能防爆風機廠分別推出了外置電動機型和內(nèi)置電動機型小主扇，在小型煤礦很快得到推廣、應用，并迅速發(fā)展成型號、規(guī)格齊全的系列產(chǎn)品。

    電動機內(nèi)置型小主扇為目前常用的一種機型，電動機安裝在隔流腔內(nèi)，與流道內(nèi)的氣流完全隔離，并有孔道與大氣相通,以保證隔流腔中的電動機在新鮮風流中啟動和運行。小主扇動葉輪大部分安裝在通風機出氣口側(即葉輪后置式), 結構較為合理,隔流腔處于流道中氣流的負壓區(qū)域,對小主扇安全性有利,也便于調(diào)整葉片安裝角度。

    目前,我國小主扇生產(chǎn)企業(yè)約40家。近年來，部分國內(nèi)高校和科研院所對小主扇進行了較為深入的研究，在通風機涉及和提高產(chǎn)品性能方面取得了較大的進展。新的涉及理論、設計方法及加工方式被部分企業(yè)接受和應用，小主扇風量、壓力及效率有明顯提高。

    二、井下輕合金材料

    由于輕合金材料質量輕、塑性好，經(jīng)過適當?shù)墓に囂幚砗�，能達到很高的強度，而且有機械加工容易，耐腐蝕等優(yōu)良特性。所以,隨著科學技術的進步和煤礦生產(chǎn)機械化程度的提高，輕合金材料在礦井中的應用越來越廣泛，如煤礦井下支柱、提升、通風設備及攜帶式儀表、工具等。但輕合金材料與其他鋼質材料沖擊摩擦產(chǎn)生火花，很容易點燃可燃性氣體，引起爆炸事故。如1986年9月28日,徐州礦務局龐莊煤礦-370m水平的718掘進面，因相裝機鋼絲摩擦產(chǎn)生火花引起煤塵爆炸事故，死亡26人,重傷2人,殃及巷道1509米。l987年12月,安徽省某礦角聯(lián)巷道中發(fā)生一起特大爆炸事故,死亡45人,重傷4人,輕傷6人, 經(jīng)濟損失199萬元。其原因是小絞車運行時,手閘和繩輪之間摩擦火花引起沼氣爆炸。國外輕合金材料摩擦、沖擊產(chǎn)生火花引燃沼氣爆炸事故也比較多。如 1950年,英國諾克切斯礦用鋁合金外殼的煤電鉆掉到鋼支架上引起沼氣爆炸。爆炸危險環(huán)境中機械摩擦火花的危險性已引起煤礦安全部門的高度重視。

    世界上許多國家，如英國、德國、前蘇聯(lián)、日本、波蘭、捷克等，很早就對機械摩擦火花及輕合金在礦井中應用的安全性進行了較系統(tǒng)的研究，并建立了相應的試驗裝置，制定了檢驗規(guī)則。美國主要研究采煤機截隔火花安全性及預防措施，Ralla冶金研究中心的D.H.Desy 等人設計建造了模擬通風機葉片與機殼摩擦火花工況,對金屬材料火花點燃沼氣的安全性進行研究。在20世紀80年代初對輕合金摩擦火花的研究,重點是對煤礦井下常用的輕合金,并建立了先進的實驗室,制定了JISC-0901 標準和JISM-7002通用規(guī)則。

    20世紀80年代中期,我國也開始對金屬材料摩擦火花安全性方面的研究。當時建立的高速沖擊、自由落錘沖擊和旋轉摩擦3個試驗裝置和相應的檢測、控制系統(tǒng),是目前國內(nèi)惟一的金屬材料摩擦火花安全性研究和試驗檢測系統(tǒng)。

    國外井下礦用工具、設備材料基本都作摩擦火花試驗,國內(nèi)一般只注重設備用材料作火花試驗,在工具用材料的火花試驗方面沒有建立相應的實驗及標準。隨著我國煤礦開采深度的加大,開采強度的不斷增強,井下工作的危險性越來越大,對井下火源的控制力度也必須增強,對材料摩擦火花的研究和實驗也應更加深入。

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