煤矿地面瓦斯抽放泵站安全管理的分析和措施

2020-12-02张国庆

煤矿机电 2020年5期

张国庆

(阳泉煤业(集团)有限责任公司机电动力部,山西阳泉 045000)

0 引言

建立瓦斯抽放泵站进行瓦斯抽采，是防止煤矿井下瓦斯聚集、超限的主要方法之一。常见的瓦斯抽放泵是罗茨真空泵和水环真空泵。其中水环真空泵抽放不受瓦斯浓度的限制，具有较高的安全性，已逐步取代罗茨真空泵。如某煤炭生产集团，20个生产矿井的30个地面瓦斯抽放泵站共有138台瓦斯泵，其中水环真空泵有128台，罗茨真空泵仅有10台。水环真空泵尽管已得到广泛的应用，但仍存在运行效率较低的问题。某煤炭生产集团对所有水环真空泵的运行效率进行了调查统计，运行效率最高的是某矿2BEC120型功率为1 600 kW的水环真空泵，运行效率为58.5%；运行效率最低的是某矿2BEC72型功率为1 000 kW的水环真空泵，运行效率为6.4%；大多数水环真空泵的运行效率都在20%～40%之间。同时，水环真空泵的安全性也值得重视。比如某矿一台2BEY40型水环真空泵的汽水分离器低于低水位运行，又遇到管路阀门损坏关闭不严，造成了瓦斯泵房内瓦斯泄漏的安全隐患。现场用便携式瓦检仪检测管路泄漏处瓦斯浓度为10%。因此，瓦斯抽放泵站的正常运行直接关系到煤矿井下的正常生产和安全，有必要探讨瓦斯抽放泵站的安全运行与管理。

1 地面瓦斯抽放泵站安全管理中的问题

1.1 机械方面的问题

1) 设计不合理。由该原因形成的缺陷造成水环真空泵正常运行时间缩短，临时倒机次数增多，降低了设备运行的可靠性。

(1) 工况位置问题。水环真空泵负荷、反负荷侧轴承润滑要求设计工况位置与实际运行工况位置一致，而水环真空泵在实际运行中两者极易偏离。这就造成水环真空泵轴承注油孔与轴承油槽无法对正,轴承润滑状况恶化。长时间缺油运行，造成轴承损坏、水环真空泵停机。

(2) 焊接工艺问题。水环真空泵叶轮的叶片与轮毂通常采用焊接工艺。因焊接工艺不合理，应力集中未有效消除，水环真空泵叶轮在短时间运行后就产生裂纹,严重时甚至脱落。

2) 设备检修效果不符合标准。主要是水环真空泵出现振动大、减速器运行温度高等问题。

(1) 安装问题。安装或大修时水环真空泵泵轴对中超限，会造成泵体、减速器、电动机运行中振动超过规定值，不利于轴承的运行。长时间振动超标，会出现轴承温度升高、异响，甚至导致故障停机。

(2) 清理问题。瓦斯泵减速器都配置有冷却系统。冷却器、管路结垢长时间未清理，会造成减速器油温升高，减速器齿轮和轴承的润滑和冷却效果变差。在某集团公司地面瓦斯抽放泵站检查中，多台水环真空泵减速器运行温度超过60 ℃。某矿泵站2#水环真空泵减速器运行温度竟然达到74 ℃，冷却效果变差或失效，直接影响齿轮和轴承的运行工况和寿命。

1.2 电气方面的问题

1) 地面瓦斯泵站防爆电气设备不完好、失爆问题。某集团公司组织的多次检查发现，地面瓦斯泵站普遍存在防爆电气设备不完好问题，如接线咀密封圈分层朝外、防爆开关接合面螺栓不一致(同时存在4.8和8.8两个强度等级)、防爆高压开关接合面螺栓露扣超过3扣等。更为严重的是，部分生产矿井对瓦斯泵站防爆电气设备管理不重视，例如,接线咀密封圈破损、防爆接合面螺栓欠扣、防爆高开防爆面螺栓弹垫未压紧、备用接线咀无金属挡板、接线咀电缆与密封圈之间包扎其他物体等。这些安全隐患可能造成严重的瓦斯事故，直接威胁到泵站的安全运行。

2) 地面瓦斯泵站瓦斯泄漏超限时只设置报警功能，不设置断电控制保护问题。《煤矿安全规程》(2016版)第四百九十八条规定：甲烷传感器(便携仪)的设置地点，报警、断电、复电浓度和断电范围必须符合表18的要求。但抽采泵站内仅设置了报警。瓦斯泵站一旦瓦斯泄漏超限时，仅报警而不断电的设置是有隐患的。

3) 配电室安全用具短缺的问题。普遍存在三相短路接地线配备不够，大多数泵站高压配电室只配备一组三相短路接地线。《煤矿安全规程》规定抽采瓦斯泵站为两回路供电[1]。在检修状态下，一组三相短路接地线无法保证所有来电方向都停电并装设接地线的要求。一旦出现人员误操作，除了可能出现人员触电外，还存在因短路造成泵站失电。抽放泵站失电停运对于煤矿井下生产是非常危险的。

1.3 运行管理方面的问题

1) 普遍缺少在线监测系统。现阶段，大多数泵站没有机电专业的在线检测系统。瓦斯泵负荷侧、反负荷侧轴承温度或是依靠传感器采集、泵房巡检仪就地显示，或是靠手持式红外线测温仪人工测温。目前部分泵站使用的还是非防爆测温仪，不符合瓦斯泵站的特殊要求。同时，人工红外线测温、振动测量、电参数收集地点分散、工作强度大、实时性差，不利于安全运行。

2) 瓦斯泵倒机操作规程不细致。多数瓦斯泵站都制定有瓦斯泵倒机操作规程或流程，但在内容上存在两方面问题：一是缺少关键操作步骤，如变频运行机组变频器的投运；二是对存在软启动和变频两种启动方式的泵站，操作规程没有反映出不同的启动方式和不同的操作时间。

2 提高地面瓦斯泵站安全运行水平的措施

2.1 提高地面瓦斯泵站安全运行水平的管理措施

落实现场管理和巡回检查工作。定期、不定期地开展检查，加大对防爆电气设备失爆的处罚。对泵站范围内非防爆电气采取安全措施，如电缆沟封堵、增加隔离设施、加装甲烷传感器等。堵塞安全漏洞，消除安全隐患，切实提高瓦斯泵站的管理水平，确保瓦斯泵站的安全运行。同时,各泵站要规范防静电服配置，完善防静电装置接地电阻测试，完善瓦斯泵倒机操作规程。根据变频、软启动、直接启动等不同控制启动方式，明确机电操作人员倒机操作时间，提高管理水平。

2.2 提高地面瓦斯泵站安全运行水平的技术措施

1) 建议地面瓦斯泵站配置在线检测系统，通过各种数据采集方法，集中采集电流、电压、功率、减速器温度、电动机定子、轴承温度、瓦斯泵负荷、反负荷侧轴承温度、泵体、电动机振动、汽水分离器水位等参数，配合人工测温，减轻值班人员工作强度，确保数据真实，为瓦斯泵站实现自动控制奠定基础。

2) 与水环真空泵生产厂开展技术交流，实施技术改进。例如可在水环真空泵轴承注油孔处开设与轴承油槽垂直的轴向油槽，降低轴承注油孔与轴承油槽对正的要求，确保轴承润滑效果；规范、改进水环真空泵叶轮叶片与轮毂焊接工艺，合理焊点布置和焊缝焊接顺序，从工艺上减少应力集中，尽可能消除叶片开裂、叶轮脱落。

3) 实施地面瓦斯泵站瓦斯泄漏超限断电。按有关标准规定的要求[2-4],从提高泵站安全运行的角度出发，断电控制应将瓦斯抽放泵站的高、低压电源全部断电，包括切断抽放泵主电源，待泵站内瓦斯泄漏故障处理完后再送电启动瓦斯泵；煤矿通风部门应对瓦斯抽放泵站内监测系统相关传感器的安设位置、数量、报警值、断电值、复电值、断电范围等进行规划设计，制定安设标准。如矿井当地瓦斯爆炸浓度下限为5%，可考虑将瓦斯抽放泵站断电浓度设置在3%左右。瓦斯抽放泵站内甲烷传感器报警浓度、断电浓度和复电浓度均按照《煤矿安全规程》进行设置。地面瓦斯抽放泵站内瓦斯浓度超限实施断电控制简单易行，既符合相关规范的规定，又确保了泵站的安全运行。

4) 瓦斯抽放泵站配电室、泵房电气设备设计应继续执行防爆要求。根据《煤矿安全规程》(2016版)第一百八十二条的规定，考虑到瓦斯抽放泵站的特殊性，为防止出现恶性事故，瓦斯抽放泵站配电室设计应继续执行防爆要求。对已采用非防爆设计的配电室，应采取必要、有效的安全措施，如电缆沟封堵、隔离、加装瓦斯传感器等，否则应将配电室内非防爆电气设备更换为防爆电气设备。

3 日前的实施效果分析

目前,实施体系化管理是提高煤矿地面瓦斯抽放泵站安全管理水平较为有效的方法。

1) 实施体系化管理能够层层传递压力,逐级落实责任。例如，某煤炭生产集团为迅速扭转地面瓦斯抽放泵站安全管理滑坡的局面,制定了《机电系统分管领导考核评价办法》,将下属生产矿井地面瓦斯抽放泵站的安全管理引入各矿机电系统分管领导考核评价体系,通过各类检查发现问题和隐患,依据评价方式进行扣分,排在最后一名的立即调整岗位。

2) 各生产煤矿机电分管领导对分管系统实施相同的考核评价。以某煤炭生产集团为例,对瓦斯泵站实施体系化管理后,集团公司检查问题和隐患大幅度下降,第一次专项检査“三定”问题121条,第三次专向检查“三定”问题16条,泵站防爆电气设备“失爆”情况得到消除,瓦斯泵检修时间由一个月缩短到十天,保障了煤矿井下瓦斯抽放的能力，也使安全运行水平有了明显的提高。