煤礦井下災(zāi)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(chǔ)不實(shí)，部分應(yīng)該被淘汰的設(shè)備還一直在使用，煤礦重點(diǎn)攻關(guān)課題的研究速度緩慢，先進(jìn)技術(shù)的推廣力度不夠。

    煤礦井下部分設(shè)備的現(xiàn)狀與思考

    一、井下局部通風(fēng)機(jī)

    目前，我國煤礦用局部通風(fēng)機(jī)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(shù)力量、設(shè)備條件、管理水平、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)狀況和經(jīng)營思路各不相同，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)性能差異較大。產(chǎn)品質(zhì)量、性能指標(biāo)和技術(shù)水平不容樂觀。

    1.JBT、YBT系列單級軸流式局部通風(fēng)機(jī)是我國20世紀(jì)50、60年代引進(jìn)前蘇聯(lián)的產(chǎn)品，體積小、價格低，但噪音大，全壓效率低，風(fēng)壓偏低。其全壓效率約60%～73%左右，噪聲103～111dB(A),有的甚至達(dá)到l27dB(A)。風(fēng)機(jī)效率低，造成了能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。噪聲主要集中在中、高頻率范圍，刺耳的尖叫聲嚴(yán)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(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)聲和信號電鈴聲，易引起傷亡事故。

    近兩年，個別企業(yè)與高校或科研院所合作，對YBT產(chǎn)品進(jìn)行了技術(shù)改造，在小型號上改善了風(fēng)機(jī)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(yīng)該被淘汰的產(chǎn)品。

    2. 斜流式(也稱：昆流式)局部通風(fēng)機(jī)是20世紀(jì)90年代初期發(fā)展起來的新型風(fēng)機(jī)，具有空氣軸向流動、高效運(yùn)行區(qū)域?qū)挕⒃胍粜〉葍?yōu)點(diǎn)。但風(fēng)壓偏低，在效率指標(biāo)上形同虛設(shè)，生產(chǎn)工藝、技術(shù)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(fēng)機(jī)是20世紀(jì)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(fēng)機(jī)。目前機(jī)號有No4.0至No10.0等；裝機(jī)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(fēng)機(jī)一般由容量相同的隔爆電動機(jī)驅(qū)動，兩個風(fēng)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(fēng)機(jī)中的靜葉功能。測試證明：對旋式局部通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率比前置靜葉型兩級普通軸流式通風(fēng)機(jī)高約8%～10%, 比后置靜葉型高約4%～5%；具備良好的逆風(fēng)性能，逆向風(fēng)量可達(dá)60%～70%。

    目前，對旋式局部通風(fēng)機(jī)均采用了外包復(fù)式消聲器結(jié)構(gòu)，有效地降低了噪聲。實(shí)驗(yàn)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(dá)0.8以上,4000Hz時可達(dá)0.95。

    近年來，部分高校和科研院所對礦用通風(fēng)機(jī)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，先進(jìn)的理論、計(jì)算方法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等得到較好地應(yīng)用，促進(jìn)了礦用通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品行業(yè)技術(shù)水平的提高。

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

    電動機(jī)內(nèi)置型小主扇為目前常用的一種機(jī)型，電動機(jī)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(jī)在新鮮風(fēng)流中啟動和運(yùn)行。小主扇動葉輪大部分安裝在通風(fēng)機(jī)出氣口側(cè)(即葉輪后置式), 結(jié)構(gòu)較為合理,隔流腔處于流道中氣流的負(fù)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(jìn)行了較為深入的研究，在通風(fēng)機(jī)涉及和提高產(chǎn)品性能方面取得了較大的進(jìn)展。新的涉及理論、設(shè)計(jì)方法及加工方式被部分企業(yè)接受和應(yīng)用，小主扇風(fēng)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(zhì)量輕、塑性好，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囂幚砗�，能達(dá)到很高的強(qiáng)度，而且有機(jī)械加工容易，耐腐蝕等優(yōu)良特性。所以,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和煤礦生產(chǎn)機(jī)械化程度的提高，輕合金材料在礦井中的應(yīng)用越來越廣泛，如煤礦井下支柱、提升、通風(fēng)設(shè)備及攜帶式儀表、工具等。但輕合金材料與其他鋼質(zhì)材料沖擊摩擦產(chǎn)生火花，很容易點(diǎn)燃可燃性氣體，引起爆炸事故。如1986年9月28日,徐州礦務(wù)局龐莊煤礦-370m水平的718掘進(jìn)面，因相裝機(jī)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(jì)損失199萬元。其原因是小絞車運(yùn)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(jī)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(jī)械摩擦火花及輕合金在礦井中應(yīng)用的安全性進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，并建立了相應(yīng)的試驗(yàn)裝置，制定了檢驗(yàn)規(guī)則。美國主要研究采煤機(jī)截隔火花安全性及預(yù)防措施，Ralla冶金研究中心的D.H.Desy 等人設(shè)計(jì)建造了模擬通風(fēng)機(jī)葉片與機(jī)殼摩擦火花工況,對金屬材料火花點(diǎn)燃沼氣的安全性進(jìn)行研究。在20世紀(jì)80年代初對輕合金摩擦火花的研究,重點(diǎn)是對煤礦井下常用的輕合金,并建立了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室,制定了JISC-0901 標(biāo)準(zhǔn)和JISM-7002通用規(guī)則。

    20世紀(jì)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(dāng)時建立的高速沖擊、自由落錘沖擊和旋轉(zhuǎn)摩擦3個試驗(yàn)裝置和相應(yīng)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(yàn)檢測系統(tǒng)。

    國外井下礦用工具、設(shè)備材料基本都作摩擦火花試驗(yàn),國內(nèi)一般只注重設(shè) 備用材料作火花試驗(yàn),在工具用材料的火花試驗(yàn)方面沒有建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)。隨著我國煤礦開采深度的加大,開采強(qiáng)度的不斷增強(qiáng),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(qiáng),對材料摩擦火花的研究和實(shí)驗(yàn)也應(yīng)更加深入。

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