防爆体系误区及对策化解

在瓦斯隧道施工过程中,由于当时的《铁路瓦斯隧道技术规范》对电气设备爆的内容描述比较模糊,基本上源于当时的《煤矿安全规程》。 而现行的《煤矿安全规程》(2016 版)已经过多次改版,随着科学技术的进步,煤规的内容也更加翔实、丰富、具体化,作为铁路瓦斯隧道建设单位、设计单位、施工单位无疑应从中汲取有益于隧道施工安全的合理、有效元素,以更好地指导施工作业。 瓦斯隧道施工与煤矿井下开采毕竟是有区别的,在汲取新煤规的同时,也不能照搬照抄,生搬硬套,而应在符合基本科学技术的范畴下,具体问题具体分析,制订出符合客观实际的施工方案和措施。

1)误区1:瓦斯隧道的电气设备只要是防爆产品即可

①根据我国对防爆电气设备适用的环境,分为Ⅰ类:矿井用;Ⅱ类:工厂用;Ⅲ类:爆炸性粉尘和纤维环境用3 类。

②根据我国对爆炸性危险物质的性质,分为Ⅰ类:矿井甲烷;Ⅱ类:爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾);Ⅲ类:爆炸性粉尘和纤维3 类。

瓦斯隧道的施工环境及电气设备的爆炸危险物质与煤矿基本一致,因此,瓦斯隧道的防爆电气设备应明确选用防爆等级为ExdⅠ类型,而不应选用ExdⅡ或Exd Ⅲ类型。

除此之外,ExdⅠ类型矿用型电气设备经过国家有关科研制造单位的不断革新和完善,已形成国家行业标准,产品强制认证(防爆证、安标证、生产许可证)齐全,而ExdⅡ、Exd Ⅲ类型的防爆电器产品除防爆检验合格证外,尚无其他强制认证,而且产品的设计、生产均为企业标准,电气保护功能不完善。

2)误区二:瓦斯隧道只要加强通风,电气设备是否防爆不重要

瓦斯隧道施工过程中,进入瓦斯区域后,瓦斯的涌出是持续的,通风效果的优劣肯定是决定隧道安全风险的至关因素,但具体的管理过程中,未必能做到完全的连续通风,如意外停电造成风机停机,风机故障意外停机、风筒损坏修补或更换、风筒向前延伸,二衬台车移动等都可能造成一定时间的停风,导致瓦斯积聚超限,如未采用防爆电气设备,就有可能引起灾难性后果。

3)误区三:瓦斯隧道施工过程中,控制好火源就可以避免瓦斯爆炸风险

瓦斯隧道施工过程中的火源主要有两类:其一是施焊作业时产生的明火源;其二是电火花。 前者一般用动火管理制度来控制,后者则用洞内的电气防爆体系来杜绝。

控制好火源,但未必就能彻底地控制好爆炸源,除了火源外,还有一些潜在的爆炸源,应引起足够的重视并加以防范。

(1)施工作业高温点

根据爆炸性危险物质的点燃特征,煤系地层的瓦斯主要成分为甲烷(CH4),点燃温度为540 ℃左右;天然气瓦斯的主要成分为甲烷等混合气体,点燃温度根据成分不同为270 ~540 ℃。

隧道作业中,防水板、瓦斯隔离板等都需要使用热熔电焊机等发热设备,而这些发热设备正常使用时的温度高达近千摄氏度,且使用场所都在壁、帮、台车、仰拱等通风不畅容易引起瓦斯积聚之处,极易引起瓦斯爆炸风险。(www.xing528.com)

另外,洞内动力车辆,如挖机、运渣车、罐车等经过一段时间运行后,排放的尾气温度都有可能超过瓦斯的点燃温度,造成一定程度的爆炸风险。

(2)其他爆炸火源

瓦斯隧道施工操作时,除了电气设备失爆引起的火花外,还有其他诸多因素会引起爆炸火源,如爆破火花、摩擦撞击火花、静电火花等。

摩擦撞击火花主要以下几种:

①金属之间的摩擦撞击火花:如洞内使用的旋转机械设备,其金属材料间在摩擦撞击运动工况下,金属器具从高空自由落体打击其他金属物件时,金属手锤敲击其他金属材料时,履带机械碾压其他金属材料时均会产生。

②岩石摩擦撞击火花:此类情况发生较少,主要是在岩层垮落或坠落的情况下易产生。

③机械与岩石摩擦撞击火花:如挖掘机在掌子面挖掘岩石、岩石自由坠落与金属器具碰撞、掘进机械截齿切割岩石等。

静电火花的诱因是:隧道施工过程中大量使用了高分子聚合物制品,如风管、管材、电缆、塑料网、防水板等,这些高分子制品在使用过程中受到机械摩擦、高速风流及风流中所含的粉尘与其表面发生摩擦而产生静电。 由于高分子材料都是绝缘材料,因摩擦产生的静电荷积聚在表面不易消失,当积聚到一定程度时会对接地体产生放电现象,即产生静电火花。当放电能量达到0.28 mJ 时,如果瓦斯浓度正好处于爆炸范围,就会引起瓦斯爆炸。 因此,瓦斯隧道的风管、电缆等均应要求为抗静电材料。

爆破火花是指掘进放炮瞬间释放巨大的能量,一般在过煤层或瓦斯段落时,采用控制装药量,使用矿用安全型火工产品进行控制。

4)误区四:选用了防爆电气设备就一定防爆

瓦斯隧道的防爆电气设备仅仅是防爆供配电体系的一个组成部分,除了配置合理的防爆电气设备,还应使整个配电体系做到符合规范,如规范中明文规定,严禁在瓦斯隧道中使用中性点直接接地的变压器供电等,在很多项目中就未得到很好的重视和采用,从而造成系统失爆。

另外,洞内防爆电气设备由于现场管理不善或操作工人操作不当,都有可能造成防爆电气设备的失爆,在此情况下,防爆电气设备实质上就等同于普通电气设备。