管道抑爆装置在瓦斯抽采系统上的实践

罗 华 贵

（山西晋煤集团技术研究院有限责任公司，山西 晋城 048006）

0 引 言

据统计，全国每年因瓦斯事故死亡的人数约2000 人，占煤炭行业工伤事故死亡人数的40%，占重大事故的70%～80%，煤矿每年发生死亡10 人以上的特大事故中，90%为瓦斯（含瓦斯煤尘）爆炸事故。瓦斯煤尘爆炸给煤矿带来的最大危害是威胁井下人员生命，摧毁矿井设施，迫使矿井停产，并投入大量人力物力抢险救灾。鉴于瓦斯爆炸事故对我国煤矿安全生产造成的严重威胁，无论从煤矿安全管理、或从煤矿安全检查角度看，都极有必要找到一种合适的方法抑制瓦斯爆炸，确保煤矿安全开采。

随着我国《煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十二五”规划》的颁布，各大煤矿对瓦斯利用和开发投入的增加，对瓦斯抽放系统及其输送管路安全提出了一个很高的要求。由于我国瓦斯抑爆装置的研发和应用还处于初级阶段，对瓦斯输送管路的爆炸的规律和危险划分并不明确，所以需要对瓦斯输送管路容易发生瓦斯爆炸灾害的区域和地点采取主动抑制爆炸措施，确保瓦斯开发和利用的的安全。

1 抑爆装置的工作原理

当瓦斯输送管路某个地点发生瓦斯(煤尘) 爆炸（燃烧）时，主动抑爆防火系统能在最短时间内，通过设备上的火焰传感器探测到管道中的瓦斯（煤尘）爆炸（燃烧），并将信号转变为数据进行内部传输；控制盒校验输人数据后自动发出指令启动抑燃抑爆器上的气体发生器，将容器中的抑爆剂物质在极短时间内释放，形成物理屏障，扑灭火焰，减少受灾范围，降低温度，保障煤矿瓦斯输送管道和抽采设备的安全，原理框图如图1 所示。

图1 管道抑爆装置原理框图

当瓦斯输送管道内隐患点出现火源时，探测器可在5ms 内发现火源并输出报警信号，控制器在15ms内对探测器的报警信号进行处理、判断并发出执行命令给抑爆器，抑爆器在15ms 内投入工作，抑燃抑爆系统实现即时将火源扑灭，主动消除点燃瓦斯的条件，起到主动抑爆作用；在发生瓦斯爆炸初期时，抑爆系统即时形成爆炸火焰隔离屏障，阻断火焰的传播并熄灭火焰，起到抑制爆炸的再传播作用，整体装置工作原理如图2 所示。

图2 管道抑爆装置工作原理图

2 抑爆装置安装位置选择

根据瓦斯输送管路危险点和区域分析，管道瓦斯爆炸的隐患点主要有以下三种：①瓦斯排空管附近；②瓦斯发电机进气孔附近；③井下瓦斯抽采进风口附近；4、井下瓦斯输送管路变径装置附近。

排空管附近主要是由于雷电、室外自然发火、摩擦火花和认为明火的原因容易引发瓦斯事故，瓦斯发电机进气孔主要是由于发电机回火和静电原因引起瓦斯事故，井下抽采口和变径装置主要是因为摩擦起火、认为明火和设备明火造成事故。为了达到最佳的抑爆效果，根据不同的危险区域，抑爆装置有着不同的安装和使用方法。管道抑爆装置需要借助安装法兰和安装三通将传感器和抑爆器同时安装在防范的瓦斯管路上。

井下瓦斯抽采管道抑爆装置传感器一般布置在距离进气口或者出气口3～5m 处，抑爆器一般布置在距离传感器50m 处安装第一个抑爆器，再距离第一个抑爆器50m 处安装第二个抑爆器。如图3 所示。

图3 井下瓦斯抽采管道安装抑爆装置示意图

地面瓦斯泵站抑爆装置，传感器一般布置在距离排空口3～5m 处，抑爆器一般布置在距离传感器沿管道轴向距离30～60m 处安装抑爆器，根据管径大小配置抑爆器数量。如图4 所示。

瓦斯发电机组安装抑爆装置同排空管类似，指示将传感器安装位置改在发电机进气孔前。如图5所示。

可同时布置多组抑爆装置，法兰口径根据管径选择，传感器、控制器和抑爆器应有良好的接地，控制器安放在靠近抑爆器附近。

图4 地面瓦斯泵站安装抑爆装置示意图

图5 瓦斯发电机组安装抑爆装置示意图

3 现场安装方案

管道抑爆装置在寺河矿二号井进行了井下现场试验，共安装了5 套管路抑爆装置，安装地点为一条采空区抽采线路安装4 套（151301 采空区密闭支管，安装1 套；151302 采空区1513022 及1513024 巷密闭支管，共安装2 套；151303 巷工作面采空区1513032 巷密闭支管，安装1 套）；一条本煤层抽采线路安装一套（151304 工作面1513042 巷支管，安装1套），具体安装方案如图6 所示。

图6 管路抑爆装置现场安装示意图

4 结 论

按照国家标准《AQ1076-2009 煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》的要求，在晋煤集团寺河矿二号井的瓦斯抽采管路安装的管道抑爆装置，通过测试和实际检测，管道抑爆装置运行良好，整体装置稳定，没有发生误动作的情况，有效的保护了晋煤寺河二号井抽采系统的井下进风段管路，给矿方的人员和生产带来了一定的安全保障，为建设本质安全矿山做出了贡献。