莒山矿重大危险源的辨识与控制技术研究

王小玉

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

重大危险源所涉及的品类众多，国内外的对其的研究也没有进行到很深入的程度。自1982年以来，欧盟出台了《工业活动中重大事故危险法令》，紧接着美国，加拿大，印度和泰国各国相继出台了相关的标准条例，在1996年澳大利亚出台了国家标准《重大危险源控制》[NOHSC:1014(1996)]，基于法规或标准对危险物质及其临界量的确定。我国于1997年初经由原劳动部组织实施了重大危险源普查测试的试点工作，详细的对重大危险源辨识进行了试点分析调查，在试点工作的基础上，2000年9月17日出台了《重大危险源辨识》(GB 18218—2000)，并从2001年4月1日开始实施，之后，一大批的学者先后对危险源进行了研究分析。文章将重大危险源的范围缩小到矿山开采，以莒山矿为研究对象，深入分析莒山矿的危险源辨识和控制技术研究，为规避矿井可能发生的危险性事故提供借鉴参考。

1 莒山矿井田、地质概况

1.1 井田概况

莒山矿坐落太行山支脉，属丘陵地带，归属于黄河流域沁河水系。莒山矿始建于1959年，经过两年的建设于1961年投产使用，至今对该矿地面及井下生产系统进行了多次的改造延伸，年生产能力最终核定为9×105t（吨）。莒山矿的可采矿层有3号、9号和15号。现今3号矿层的矿产资源即将采完，要开始开采9号矿层的资源，故对莒山矿进行水平延伸，并进行设计开采。该矿井经计算矿井总服务年限为28.1年。本井田的开拓方式为斜井开拓。矿井准备以+700m辅助水平和+650m主水平对井田9号矿层和15号矿层进行开拓开采。其中9号矿层的开拓开采准备用一个采区，一个开采作业面、两个综掘掘进工作面来保证莒山矿矿井的设计年生产能力9×105t和进行正常的生产接替工序，并经审核通过。

1.2 井田水文地质概况

快开采完成的3号矿层在以往开采掘进过程中并未出现突水点和水害事故。根据勘探结果，该矿井的3号、9号和15号矿层的矿井水文地质类型被判定为中等。

1.3 地质概况

矿井的地质构造造形态主要以褶曲为主，断层并不多见。地层中所含矿物性质分别为山西组和太原组，平均总厚为148.97m，一共含矿11层，矿层平均总厚为12.11m，其中可采矿层共3层（包括3号、9号和15号矿层），平均可采厚度共10.80m，可采系数为7.25%。可采矿层的井田内可采矿层为3号、9号和15号矿层。化学性质、工艺性能是15号矿层的矿物样品经分析鉴定为特低灰-中灰、中高硫-高硫、高固定碳、高-特高发热量的无烟可燃矿物。

2 莒山矿危险源辨识

矿山常见的危险源有易燃气体、矿尘、火灾、地压灾害、水害等，具体分析如下。

2.1 易燃气体

为本矿井15号开采区域内易燃气体最大绝对涌出量为5.5m3/min，大于5m3/min，故该矿井应属易燃气体含量高的矿井。所以判定该矿井已经构成重大危险源，所以莒山矿的资源开采须对易燃气体这一影响因素进行细致的分析评价，采取控制预防措施，以防构成事故，造成伤亡。

2.2 矿尘

对莒山矿3号矿层的矿物样品进行矿尘爆炸性试验，经过试验分析测试，得3号矿层火焰长度为0mm，岩粉用量为0，故可知3号的矿尘无爆炸危险性。同理，对9号、15号矿层样品进行矿尘爆炸定性分析，由火焰长度为0mm，岩粉用量为0，得出的结论是9号和15号矿尘均无爆炸性。

2.3 火灾

对3号、9号和15号矿层的矿物样品进行分析测试其吸氧量。再根据检测结果，鉴定为井田内3号矿层不易自燃，9号、15号矿层容易自燃。故对9号、15号矿层需进行更为严格的防火管理措施。

2.4 地压灾害

由莒山矿矿井以前的研究资料及事故统计，得知在自建井以来该矿井范围内及邻近矿山均未发现地温和地压异常现象，故该井田应该属于地温和地压正常区域，所以不存在热害和冲击地压的危险。

2.5 水害

由开采完成的3号矿层在以往开采掘进过程中并未出现突水点和水害事故。并结合根据勘探结果，该矿井的3号、9号和15号矿层的矿井水文地质类型被判定为中等，只要控制合理，并不会出现事故隐患。

综上，对莒山矿的矿井危险源进行辨识的结果可知，易燃气体是本矿井最应该重视和注意的因素，已达到重大危险源的级别。必须对莒山矿这一重大危险源进行分析评价，由于矿井是个特殊的危险源，又包含了许多未知危险性，评价方法必须适用矿井现场，且能对多种危险进行评估，综合考虑采用指数评价法，着重对易燃气体进行分析评价，粉尘与火灾因素也将考虑在内。评估结束后，根据分析评估结果，对易燃气体、矿尘和火灾因素进行危险性预防与监测监控，降低并消除其危险性。

3 莒山矿重大危险源控制

3.1 安全监测监控系统

莒山矿井下装备一套井下作业人员管理系统（KJ222型），并将其接入矿井安全生产监控系统中，监控主机通过网络交换机接入广域网与上一级监控中心连接。矿、县、市三级联网线路：该矿监控中心到兰花集团监控中心采用广电光缆，兰花集团监控中心到晋城市局监控中心采用广电光缆。监测监控系统的设备间使用的电缆必须使用阻燃的。安全监控设备若使用的是防爆型的，那么之间的信号传输必须是本质安全型的信号。矿井现将KJ90-F16型装备在地面设置2台，主井皮带机房1台，通风机房1台，井下设置中央变电所、9101回采区域、9102运输顺槽掘进工作面、9102回风顺槽掘进工作面等5个监控分站。井下易燃气体传感器KG9701A型，将其布置在采掘工作面及回风巷中、回风立井井底总回风巷中的测风站内，以实时监测易燃气体的浓度。莒山矿装备了该系统能够实时统计并计算矿井的时产量、日产量、月产量和年产量，并与之前的产量进行对比，可以对产量的动态变化进行及时的调整。

3.2 易燃气体监测监控系统

易燃气体监测监控系统设置过程中，回采工作面上隅角设置易燃气体传感器1个；回风顺槽距采矿作业区域不大于10m处设置易燃气体传感器1个；在回风顺槽距回风大巷10m～15m处设置易燃气体传感器1个；采矿设备上装设机载式报警仪1个。当回采工作面上隅角易燃气体浓度大于等于1.0%时声光报警，易燃气体浓度大于等于1.5%时断电，小于1.0%时复电。断电范围包括的是回采工作面及其回风巷道内全部非本质安全型电气设备，以防产生电火花发生爆炸事故。

当回采区域易燃气体浓度大于等于1.0%时声光报警，易燃气体浓度大于等于1.5%时断电，小于1.0%时复电。若是前者的话，那么回采区域及其回风巷道内全部非本质安全型电气设备均会被断电，以防产生电火花引发易燃气体爆炸所造成的事故。

3.3 火灾监测监控系统

莒山矿采用矿井火灾预测预报束管监测系统做为本矿井的火灾监测系统，主采区域束管监测系统而言，束管监测系统是经由气体采样器、束管将气体抽到地面监测室，然后对气体成分经由计算机加以分析后，分别在井下开采区域回风顺槽、上隅角、回风顺槽采空区设置3个监测点、运输顺槽设置1个监测点；及得出各个测点的CO、CH4、CO2、O2、N2等气体的浓度大小，从而获得气体浓度并分析其变化规律，好对井下自然发火起到预测、预报作用。

4 莒山矿重大危险源预防措施

井下所有通风设施均按设计要求布置在稳定的巷道及围岩中，使矿井形成一个稳定、可靠的通风系统。矿井在生产、建设中，必须构建“通风可靠、监控有效、管理到位”的易燃气体综合治理工作体系。想要防止爆炸事故，具体方法可归纳为以下三个方面：防止易燃气体积聚，防止引发爆瓦和防止事故扩大。

4.1 预防矿尘爆炸及综合防尘措施

据莒山矿3号钻孔中3号、9号、15号矿层矿尘爆炸定性分析，火焰长度为0mm，抑制矿尘爆炸最低岩粉用量（%）为0，鉴定结论是3号、9号、15号矿尘无爆炸性。设计采取了以下较为完善的防尘、降尘措施。分别为开采区域的综合防尘、掘进工作面综合防尘、锚杆支护的防尘等。

4.2 预防井下火灾措施

莒山矿9号矿层采用预防矿层开采过程中发生火灾的综合防火措施。首先防止矿层自燃；其次防止矿工或是设备原因引起火灾；进行矿产资源开采时要尽量回收油脂杂物。设备方面：通过改装或更换机电设备使其失爆率降低为0，完全保证井下安全。防爆隔爆设施的设置地点与摆放使用参考相关资料规范或是请教专家组进行讨论，务必将合适的设施安放在合适的地点。人员方面：易燃气体检测工作人员在检查是应当完全按照流程一步一步来，以免遗漏危险源的检查，并要严格遵守定期检查这一规定。

5 结语

本文从重大危险源切入，着重研究矿井的危险性，以莒山矿为例，对其运用指数评价法进行分析评估。分别研究该矿易燃气体爆炸事故危险性、矿尘爆炸事故危险性和矿井火灾危险严重程度。该矿井经评估得出危险程度为比较危险，据此提出为完成正常生产需要做到的监测监控及预防措施，和为降低危险程度而提出的整改和改良措施。论文详细论述了危险源辨识，评价，控制的内容，并提出了将指数评价法运用到矿尘爆炸危险性评价及矿井火灾危险严重程度评价当中。