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炮采工作面炮后CO超限原因分析及防治措施

文檔作者：徐金陵，梁旭文檔來源：永煤集團(tuán)股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月28日
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2013年第38卷第5期
V01．38 No．5
能源技術(shù)與管理
Energy Technology and Management 35
doi：10．3969~．issn 1672—9943．2013．05．013
炮采工作面炮后CO超限原因分析及防治措施
徐金陵，梁旭
(永煤集團(tuán)股份有限公司通防處，河南永城476600)
[摘要] 為了防止炮采工作面爆破作業(yè)后回風(fēng)流中CO超限，通過分析某礦六 902 Z--作面
CO超限報(bào)警數(shù)據(jù)，探討了超限原因，提出了防治炮采工作面爆破作業(yè)后CO超限的
措施。
[關(guān)鍵詞] 零氧平衡；CO超限；有毒氣體；煤礦許用乳化炸藥
[中圖分類號(hào)]TD711 ．41[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1672-9943(2013)05—0035_O3
0 引 言
某礦為瓦斯礦井，主采煤層六：賦存于二疊
系下統(tǒng)下石盒子組五煤段中部，上距七 煤層約
90 m，下距二 煤層約350 m，煤層基本頂、底多
為深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖和灰色砂巖、粉砂巖。六
煤瓦斯絕對(duì)涌出量一般為1．226—1．262 m3／min，瓦
斯相對(duì)涌出量一般為1．359～2．210 mS／t·d，煤塵具
有爆炸危險(xiǎn)性，煤種為焦煤，煤質(zhì)Ad 15．06％，
Vdaf 20．85％，St．d 0．87％。2012年委托煤炭科學(xué)研
究總院沈陽研究院對(duì)六：煤樣進(jìn)行檢驗(yàn)，六：煤層
的自燃傾向?yàn)棰箢?，屬不易白燃煤層?
某礦六2902采煤工作面位于礦井東翼，平均
煤厚1．2 Ill，工作面走向長(zhǎng)度為1 185 m，傾斜寬
為172 m，采用走向長(zhǎng)臂后退式炮采采煤方法，配
風(fēng)400 m3／min。
礦井的安全監(jiān)控系統(tǒng)型號(hào)為KJ209N，生產(chǎn)廠
家為北京鑫源九鼎科技有限公司河南分公司，系
統(tǒng)安裝有型號(hào)為GT500A、量程為0~500~10 的
電化學(xué)式CO傳感器。
通過公司安全監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，該礦
六：902采煤工作面回風(fēng)CO超限報(bào)警(體積分?jǐn)?shù)
大于24x10 )較為嚴(yán)重。
2012年11月份CO報(bào)警達(dá)到887次，最大值
99x10
1 CO超限報(bào)警數(shù)據(jù)分析
2012年11月份，該礦六 902采面回風(fēng)流中
CO傳感器其報(bào)警次數(shù)：上旬314次，中旬211次，
下旬362次；各旬CO超限報(bào)警次數(shù)在24 h內(nèi)的
分布情況如圖l～3所示；各旬每天CO超限報(bào)警
平均值如圖4—6所示。
羹鬻一
80
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甸每天
圖4 上旬六。902采面CO超限報(bào)警平均值
36 徐金陵，等炮采工作面炮后CO超限原因分析及防治措施
2013年1O月
Feb．，2013
70
6O
0 5O
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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圖5 中旬六 902采面CO超限報(bào)警平均值
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 l0
下旬每天
圖6 下旬六z902采面GO超限報(bào)警平均值
從圖1～3中可以發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律， 即5～6 h與
15～22 h均沒有一次報(bào)警，查監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，
在此期間其平均值為0。上旬報(bào)警平均值為
59．87x10 ，最大值99x10 ；中旬報(bào)警平均值為
57．76x10 ，最大值97x10 ；下旬報(bào)警平均值為
57．96x10 ，最大值96x10 ，沒有較大波動(dòng)。
2 CO超限原因分析
該礦六 煤屬不易自燃煤層，在50多年的實(shí)
際開采過程中，礦井從未發(fā)生過煤層自燃現(xiàn)象，井
下無發(fā)火點(diǎn)、無火區(qū)。
電化學(xué)CO傳感器相對(duì)甲烷傳感器工作穩(wěn)定
性要高，對(duì)微量的H 、CH 、H S影響不大，受自身
伴生氣體的影響，傳感器對(duì)濃度在1 000xl0 以上
的H 響應(yīng)比較大?。從該礦安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行記
錄中發(fā)現(xiàn)，KJ209N系統(tǒng)的GT500A型CO傳感器
誤報(bào)警概率很低，圖1～3所反映5-6 h、15 22 h
兩個(gè)時(shí)間段均沒有一次報(bào)警，數(shù)據(jù)為0，可排除
CO傳感器誤報(bào)警的可能。經(jīng)落實(shí)，六 902采面的
爆破作業(yè)安排在早班、夜班，中班沒有爆破作業(yè)，
上述CO超限報(bào)警時(shí)間符合實(shí)際生產(chǎn)安排，均為炮
后炮煙CO濃度異常所致。
3 炸藥爆炸后生成有毒氣體情況
炸藥爆炸后不僅產(chǎn)生高壓、高溫，而且產(chǎn)物的
組成也相當(dāng)復(fù)雜——含有CO 、CO、N 、H20、C、H 、
NO 、N：0、NO、CH 、NH3、0 等。其中，有毒的物質(zhì)
為CO、NO2、N20、NO等 。
從元素組成來說，炸藥通常是由碳、氫、氧、氮
四種元素組成的。其中碳、氫是可燃元素，氧是助
燃元素，炸藥是一種載氧體。炸藥的爆炸過程實(shí)質(zhì)
上是可燃元素與助燃元素發(fā)生極其迅速、猛烈的
氧化還原反應(yīng)的過程。反應(yīng)結(jié)果是氧和碳化合生
成二氧化碳或一氧化碳，氫和氧化合生成水。每種
炸藥里都含有一定數(shù)量的碳、氫原子，也含有一定
數(shù)量的氧原子，發(fā)生反應(yīng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)碳、氫、氧的
數(shù)量不完全匹配的情況。
零氧平衡指炸藥中所含的氧剛夠?qū)⒖扇荚?
完全氧化，正氧平衡指炸藥中所含的氧將可燃元
素完全氧化后還有剩余，負(fù)氧平衡指炸藥中所含
的氧不足以將可燃元素完全氧化[3]。負(fù)氧平衡炸
藥的爆炸產(chǎn)物中一氧化碳、氫氣較多，甚至?xí)?
固體碳；正氧平衡炸藥的爆炸產(chǎn)物中氮氧化物較
多。炸藥一旦制成，其生成的有毒氣體量就是一個(gè)
定值。
每千克炸藥爆炸后生成的有毒氣體總量f按
標(biāo)準(zhǔn)狀況下折算成CO計(jì))按下式計(jì)算?：
V=Vl+6．5 V2
式中， 為每千克炸藥爆炸后生成的有毒氣
體總量，L／kg；V 為每千克炸藥爆炸后生成的CO
體積，L／kg；6．5為將氮氧化物折算成CO時(shí)的毒性
系數(shù)；V 為每千克炸藥爆炸后生成的氮氧化物體
積，L／kg。
河南省內(nèi)煤礦使用煤礦許用含水炸藥較為普
遍，煤礦許用水膠炸藥與煤礦許用乳化炸藥(包括
一級(jí)、二級(jí)、三級(jí))爆炸后有毒氣體含量不大于
80 L／kg[5-6]。一般情況下煤礦許用炸藥爆炸后生
成的有毒氣體總體積中氮氧化物體積比小于
1％E引。據(jù)測(cè)定，二級(jí)煤礦許用水膠炸藥爆炸后有
毒氣體含量平均為22 L／kg，三級(jí)煤礦許用水膠
炸藥平均17 L／kg，二級(jí)煤礦許用乳化炸藥平均
25 L／kg，三級(jí)煤礦許用乳化炸藥平均為21 I_lkg E 。
六 902采面炮眼布置采用雙排三花眼。上部
眼距頂板0．2 m，眼深1．1 m，眼距1．4 m，裝藥量
為0．15 kg／~L。下部眼距底板0．4 m，眼深1．33 m，
眼距0．7 m，裝藥量為0．3 kg／孑L。分組裝藥、一次起
爆，一次起爆藥量控制在4．05 (上部眼5個(gè)，下
部眼l3個(gè))；裝藥結(jié)構(gòu)為正向裝藥。選用三級(jí)煤礦
許用漿狀乳化炸藥；用水炮泥、粘黃土炮泥堵塞炮
眼，炮泥總長(zhǎng)度大于0．5 m。經(jīng)計(jì)算，六 902采面一
次爆破產(chǎn)生的CO總量為79．86 L；工作面切眼
i∞ ∞ ∞； ∞ ∞ i m 0
2013年第38卷第5期
Vol|38 No．5
能源技術(shù)與管理
Energy Technology and Management 37
1 rain內(nèi)CO體積分?jǐn)?shù)為199．6x10 。
自工作面切眼至回風(fēng)流中安設(shè)CO傳感器位
置的距離較長(zhǎng)，按風(fēng)速1．5 m／s計(jì)算，炮煙約
10 rain后到達(dá)傳感器安設(shè)位置，在此期間風(fēng)流稀
釋CO較為充分，故CO傳感器顯示的數(shù)據(jù)低于
l0_4。
4 防治措施
(1)保證爆破作業(yè)地點(diǎn)的通風(fēng)風(fēng)量充足、穩(wěn)
定。這是吹散和沖淡爆破后空氣中的有毒有害氣
體的重要措施；還要確保工作面進(jìn)、回風(fēng)巷暢通，
通風(fēng)斷面滿足規(guī)程要求，以減小通風(fēng)阻力。
(2)控制作業(yè)人員進(jìn)入爆破地點(diǎn)的時(shí)間，加
強(qiáng)CO氣體檢查。新鮮風(fēng)流將炮煙中CO等有毒
有害氣體濃度稀釋到安全值以下，需要一定時(shí)間，
要控制作業(yè)人員進(jìn)入爆破地點(diǎn)的時(shí)間，防止發(fā)生
人身事故。瓦斯檢查員、安全員使用CO便攜儀，
需加強(qiáng)對(duì)爆破地點(diǎn)以及炮煙沿途流經(jīng)地點(diǎn)的風(fēng)流
中CO氣體含量的檢查。
(3)嚴(yán)格控制一次起爆的藥量。爆破產(chǎn)生的
有毒氣體總量與炸藥用量成正比，嚴(yán)格控制一次
起爆藥量，可以有效地降低爆破后有毒氣體生成
量。
(4)保證炮眼深度，提高炮眼的裝藥、封泥質(zhì)
量。裝藥前，采用壓風(fēng)管清除炮眼內(nèi)的可燃性煤
粉，因煤粉的存在會(huì)導(dǎo)致炸藥爆炸時(shí)由零氧平衡
轉(zhuǎn)變成負(fù)氧平衡，增加了CO的生成量。使用水炮
泥，在炸藥爆炸時(shí)形成高溫高壓環(huán)境下，H O與
CO發(fā)生反應(yīng)生成CO 和H ，可以有效降低炮煙
中的CO體積分?jǐn)?shù)。有足夠長(zhǎng)度且封實(shí)的粘土炮
泥將炸藥爆炸產(chǎn)物在短時(shí)間內(nèi)密閉和阻擋在炮眼
內(nèi)，使爆生氣體不至于從眼口逸出，炸藥的靜壓膨
脹作用得到充分利用，也有利于炮眼內(nèi)保持高溫、
高壓狀態(tài)，炸藥充分反應(yīng)，從而減少有毒氣體生成
量。
(5)選擇合適種類的零氧平衡炸藥。炸藥種
類的不同，爆炸后有毒氣體的生成量有很大區(qū)別，
煤礦許用炸藥爆炸后生成有毒氣體量，按硝銨炸
藥、乳化炸藥、水膠炸藥依次遞減，三級(jí)優(yōu)于二級(jí)。
要盡量用零氧平衡炸藥或接近零氧平衡的炸藥。
(6)妥善保管炸藥，杜絕使用變質(zhì)炸藥。工業(yè)
炸藥中煤礦許用炸藥有效期較短，一般保質(zhì)期為
6個(gè)月，火藥庫需要加強(qiáng)炸藥有效期檢查及炸藥
出、入庫登記。受潮變質(zhì)或嚴(yán)重硬化的炸藥，會(huì)產(chǎn)
生大量有毒氣體，水膠炸藥如出現(xiàn)凝膠、變成糊狀
或出水，乳化炸藥如有硬塊或成分分離(破乳、變
形)，杜絕使用。
(7)爆破后及時(shí)灑水降塵。及時(shí)灑水可把溶
解度較高的氮氧化物轉(zhuǎn)變成亞硝酸或硝酸，減少
炮煙中有毒氣體含量。
(8)加強(qiáng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)。目前，電化學(xué)
式CO傳感器在礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用非常普
遍，由于其本身原因，存在氣敏元件有效期、氣敏
電極催化活性降低、電解液散失等問題，安全監(jiān)測(cè)
工需要加強(qiáng)對(duì)CO傳感器定期校正，及時(shí)更換、升
井檢修。傳感器的每次超限報(bào)警，要分析清楚原
因，查找傳感器本身有無問題，并及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
5 結(jié)論
煤礦許用乳化炸藥及煤礦許用水膠炸藥，爆
炸后均會(huì)產(chǎn)生一定量的有毒氣體，在炮采工作面，
通過采取以上綜合措施，防止炮后CO超限報(bào)警
是完全有可能的。上述CO數(shù)據(jù)分析方法與綜合
措施，在防治炮掘工作面CO超限上也具有一定
的借鑒意義。
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防治[J]．煤礦爆破，2007，77(2)，23—26
[作者簡(jiǎn)介]
徐金陵(1972一)，男，工程師，大專學(xué)歷，現(xiàn)在永城煤電
集團(tuán)股份有限公司通防處從事“一通三防”技術(shù)管理工作。
收稿日期：2013-04—25]

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