矿井灾区环境多埋误区预控与研究

2014-06-18王国钧

中国科技纵横 2014年5期

关键词：灾区氧气误区

王国钧

(国家矿山应急救援靖远队,甘肃白银 730913)

矿井灾区环境多埋误区预控与研究

王国钧

(国家矿山应急救援靖远队,甘肃白银 730913)

高温、高湿、缺氧、大气压力差过大等因素影响到便携式光学、电子瓦斯检测仪器、唧筒式一氧化碳检测器检测结果的真实性;轻易改变通风系统——随意启闭风门、正常运转的局部通风机停止运行;灾区环境通风系统破坏,侦查人员现场未经科学、细致分析,仍然按照正常通风系统盲目冒进;窒息区域的片面性判断;行政干预,违章指挥等。

救护队误区预控研究

矿井灾区环境主要由瓦斯煤尘爆炸、顶板坍塌、火灾、水灾、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出、冲击地压等灾变因素所致，形成井巷缺氧、有毒有害气体超限、高温烟流、通风系统破坏等灾变环境，在抢险救援过程中往往造成瓦斯煤尘再次爆炸、巷道再次冒落等次生事故，直接威胁到救援人员的生命安全。所以，在救援过程中科学分析判断灾区环境因素，破解矿井灾区环境多埋误区，是减少和杜绝救援过程次生事故的重中之重。以下重点以光学瓦斯鉴定器检测灾区环境相关气体浓度的误区为主，将矿井灾区环境多埋误区予以剖析，希望救援人员借鉴。

1 误区之一:高温、高湿、氧气浓度降低等环境条件下采用光学瓦斯鉴定器检测所得数据与实际浓度的对比分析与判断

在矿山井下常用的便携式气体检测仪器光学瓦斯检定器是根据光干涉原理制成，光通过气体介质的折射率与气体的密度有关，以空气室与瓦斯室均充入同样密度的新鲜空气时产生的干涉条纹位置为准，当瓦斯室充入含有瓦斯的空气时，由于气体密度不同，引起折射率的变化，光程也随之发生变化，于是干涉条纹产生位移，位移量的大小与瓦斯浓度的高低呈线性关系，根据干涉条纹的移动距离，由分划板便可读出瓦斯的浓度。

光学瓦斯检定器是在1标准大气压下(1.013×105pa)、氧气浓度20%、温度在20℃的条件下标定刻度的，当检测地点大气压力超过1标准大气压(1.013×105±100pa)、空气温度超过(20±2)℃的规定范围的环境条件必须对测定结果进行修正，修订公式如下：

校正公式：X=X′·101325/P′·T/293。

X-真实瓦斯浓度；

X′-检测瓦斯浓度；

P-1标准大气压(760mmHg)；

P′-检测地点大气压力(pa)；

T-检测地点温度，以绝对温度(°K)表示，绝对温度=273+摄氏温度。

另外在正常环境条件下，氧气浓度每降低1%，检测数值偏大0.2%。如果火区有毒有害气体超限、严重缺氧、湿度大、空气温度高的灾区环境，采用上述便携式仪器检测所得参数正负偏值很大，往往偏差数倍甚至十几倍、数十倍。

本人通过多年来参与事故救援，长期的实践经验总结，取得第一手资料：重点在同一灾区环境条件下，同时间同地点采用光学瓦斯鉴定器和采用采样球胆取样进行色谱分析结果对比，做出如下总结：使用光学瓦斯鉴定器检测灾区环境瓦斯浓度时，氧气浓度降低检测值呈正值偏差、湿度增大检测值呈正值偏差、温度升高检测值呈负值偏差，同时清洗气室地点和检测地点温差超过±10℃、清洗气室地点和检测地点铅垂高度超过20米，检测结果误差较大。当氧气浓度低于17%时采用光学瓦斯鉴定器或便携式电子检测仪表检测所得数据往往是错误的。

2 经验总结

在窒息区采用光学瓦斯鉴定器或便携式电子检测仪所测得的瓦斯浓度比实际浓度扩大5倍，采用唧筒式一氧化碳检测仪所测得的一氧化碳浓度比实际浓度缩小14倍，检测的氧气浓度比实际浓度缩小18%。

同时现场采用仪器检测时，如果空气中含有一氧化碳、硫化氢等其它有毒有害气体时，因为该仪器没有吸收诸如硫化氢、一氧化碳等气体的功能，往往使瓦斯测定值呈正值偏差。为消除这一影响，应再附加一个装有颗粒活性碳的辅助吸收管及装有40%氧化铜和60%二氧化锰混合物的辅助吸收管可消除硫化氢、一氧化碳等气体的影响。

3 误区之二:对于改变通风系统改变的认知度不高

(1)救援指挥部盲目指挥，救护大队长没有被列入救援指挥部成员，同时由于事故发生，指挥部盲目指挥，救援队伍到达事故矿井往往急于安排下井救援，难能清楚掌握矿井通风系统及发生事故详细情况及过程，很难和事故单位面对面的分析判断事故发生后系统可能存在的状态，往往导致侦查过程发生次生事故。(2)救援队在井下灾区环境侦察过程中通过风门时随意性较大，随意启闭风门，一是不能严格执行锁风措施，轻易打开风门，很可能引起风流短路，导致正常供风区域风流短路，瓦斯超限或引起瓦斯爆炸，二是不加思索，随手关闭开启风门，同样改变通风系统。救援队员进入灾区前要切断通往灾区的所有电源，往往忽视了供给局部通风机的电源，导致正常运转局部通风机停止运行，同样可以导致瓦斯超限，发生窒息甚至引起瓦斯爆炸事故。

4 误区之三:窒息性的片面性判断

空气中瓦斯含量增加会使氧气含量相对下降，关系式如下：RCO2＝20.96%(1－rCH4)式中：RCO2-空气重二氧化碳含量，20.96%-地面大气中氧气含量，rCH4-空气中瓦斯含量。

根据公式计算，得出空气中瓦斯含量为40%时，氧气含量为12.576%，人将失去知觉，对人的生命有严重影响。当瓦斯浓度达到57%时，氧气浓度为9.013%，人在短时间内死亡。《安全规程》规定进风流中氧气浓度不低于20%，若按20%计算，瓦斯含量为40%时氧气含量为12%。

以上计算只是考虑瓦斯含量对氧气含量的影响结果，但是井下情况十分复杂，千变万化，还应考虑到影响氧气含量降低的其它因素，例如二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。这样瓦斯含量达不到40%时，氧气含量也会下降到12%。国外有些专家认为，瓦斯达到28%时，人员就有窒息的危险。因此绝不能认纯理论的断定瓦斯在40%以上时才会使人窒息的盲目性结论。

笔者呼吁：事故发生后的救援指挥部成员及身临灾区的救援人员要加强对于上述误区的深刻剖析，杜绝违章指挥和违章作业现象，以减少次生事故的发生。