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鉆孔施工過程中CO中毒事故的分析及預(yù)防措施

文檔作者：張淑同李秋林康建寧馮康武文檔來源： 1．安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院 2．瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 3．中煤科工集團(tuán)重慶研究院瓦斯研究分院 4．山東科技大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月30日
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第40卷第2期
2013年4月
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFE IY ＆ ENVIRONMENTAL PROTECTION
Vo1．40 No．2
Apr．2013
張淑同，李秋林，康建寧，等．鉆孔施工過程中CO中毒事故的分析及預(yù)防措施[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2013，40(2)：89—91
文章編號(hào)：1008—4495(2013)02—0089—03
鉆孔施工過程中CO中毒事故的分析及預(yù)防措施
張淑同 ，李秋林 ，康建寧 ’ ，馮康武 ，
(1．安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院，安徽淮南232001；2．瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400037；
3．中煤科工集團(tuán)重慶研究院瓦斯研究分院，重慶400037；4．山東科技大學(xué)，山東青島266590)
摘要：根據(jù)礦井瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)勘查資料，以及不同氧化溫度條件下煤的氧化速度和
CO生成量的研究成果，對(duì)一起穿層鉆孔施工過程中發(fā)生的較大CO中毒事故中CO產(chǎn)生原因、來源進(jìn)行
了技術(shù)分析，對(duì)鉆孔內(nèi)CO涌出量進(jìn)行了測(cè)算，并提出類似條件下事故的針對(duì)性預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：穿層鉆孔；施工；CO中毒事故；預(yù)防措施
中圖分類號(hào)：TD711 ．4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2013—03—25 14：20
網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／50．1062．TD．20130325．1420．026．html
Analysis on CO Poisoning Accidents Occurred in Drilling Process and Preventive M easures
ZHANG Shutongl’2一
。LI Qiulin2一 KANG Jiarming2’3一．FENG Kangwu2’3
(J．School ofEnergy and Safety，Anhui University ofScience and Technology，Huainan 232001，China；
2．State Key Laboratory ofGas Disaster Monitoring and Emergency Technology，Chongqing 400037，China；
3．Chongqing Research Institute ofChina Coal Technology and Engineering Group，Chongqing 400037，China；
4．Shandong University ofScience and Technology，Qingdao 266590，China)
Abstract：In this paper，technical analysis was carried out on the generation cause and source of CO in a larger CO poisoning
accident happened in the process of crossing—hole drilling construction according to the mine gas monitoring data，the field survey
data and the research results of coal oxidation rate and CO generation under different oxidation temperature conditions，the CO
emission rate from holes was calculated，and the preventive measures against similar accident was proposed．
Key words：crossing-hole；construction；CO poisoning accident；preventive measures
煤是一種分層、多孔的有機(jī)巖石，具有較強(qiáng)的吸
附性，煤中的有毒有害氣體涌入巷道和采掘工作面，
給礦井安全生產(chǎn)帶來威脅(如瓦斯爆炸、窒息、中毒
等事故)。煤層中吸附的多數(shù)是CO 、CH 、N：等氣
體，很少有CO氣體，因?yàn)镃O氣體是煤氧化過程的
產(chǎn)物，只有在特定的條件下才能產(chǎn)生。近年來，隨著
國(guó)家對(duì)煤礦瓦斯抽采力度的強(qiáng)化，礦井需要施工大
量抽采鉆孔，其中以風(fēng)力排渣為主的鉆進(jìn)工藝得到
了廣泛應(yīng)用，但在風(fēng)力排渣的鉆孔施工過程中，時(shí)有
CO異常涌出導(dǎo)致的中毒傷亡事故發(fā)生，已嚴(yán)重威脅
到煤礦的安全生產(chǎn)和施鉆人員生命安全。
筆者針對(duì)一起底板抽放巷內(nèi)穿層預(yù)抽鉆孔施工
收稿日期：2012—09—10；2012—11—28修訂
作者簡(jiǎn)介：張淑同(1979一)，男，山東新泰人，工程師，主
要從事煤與瓦斯突出災(zāi)害防治的科研與技術(shù)咨詢工作。
E—mail：zstsdust@ 163．com。
過程中CO異常涌出導(dǎo)致的中毒傷亡事故，對(duì)CO的
來源進(jìn)行了技術(shù)分析，并對(duì)CO涌出量進(jìn)行了計(jì)算，
提出類似條件下的事故預(yù)防措施。通過個(gè)案技術(shù)分
析，以期加強(qiáng)礦井在類似條件下防止CO異常涌出
的管理，避免類似事故的再次發(fā)生。
1 事故經(jīng)過及有毒有害氣體分析
1．1 事故經(jīng)過
2010年10月10日3點(diǎn)40分，南方某礦2 副立
井抽放聯(lián)絡(luò)巷施工抽采鉆孔地點(diǎn)發(fā)生了4人死亡、
12人受傷的較大瓦斯事故。該巷主要用于提前施
工穿層鉆孔抽采礦井2 副立井揭煤地點(diǎn)M 、M 、M 煤
層瓦斯，事故發(fā)生時(shí)正在進(jìn)行穿層鉆孔施工作業(yè)。
2 副立井抽放聯(lián)絡(luò)巷鉆孔施工地點(diǎn)采用局部通
風(fēng)機(jī)，配合q~600 mm的膠質(zhì)風(fēng)筒和PE管風(fēng)筒壓入
式供風(fēng)。事故地點(diǎn)及附近通風(fēng)系統(tǒng)中安裝有監(jiān)測(cè)
CH 、CO的傳感器。
． 89 ·

第40卷第2期
2013年4月
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY &amp;amp; ENVIRONMENTAL PROTECT【ON
Vo1．40 No．2
Apr．2013
采用專用打撈工具取出補(bǔ)6—3鉆孔的鉆桿及鉆頭
后，發(fā)現(xiàn)其存在明顯的損害、磨鈍、淬火現(xiàn)象，與鉆頭
連接的首根鉆桿呈黑色，并有明顯的高溫掠過痕跡，
且有附著在鉆頭、鉆桿上的結(jié)焦煤炭，如圖4所示。
而3—7鉆孔進(jìn)行退鉆時(shí)無卡鉆現(xiàn)象，孔深3．4 m，能
看見孔底，未見煤。
圖4 補(bǔ)6-3鉆孔的鉆頭及鉆桿結(jié)焦情況
由此分析可知，本次事故CO產(chǎn)生原因是補(bǔ)6—3孔
穿層鉆孔施工過程中，過煤層時(shí)因卡鉆，鉆頭、鉆桿
反復(fù)與煤炭摩擦，產(chǎn)生高溫、氧化煤炭所致。
2．2 CO產(chǎn)生來源技術(shù)分析
根據(jù)李莉等對(duì)煤炭氧化自燃實(shí)驗(yàn)室研究，得出
了在通氣量50 mL／min條件下的煤樣升溫氧化規(guī)
律，如表1所示 。
表1 煤樣升溫氧化實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果
溫度／qc CO濃度／10 溫度／℃ CO濃度／10
3O 2．3 11O 96．O
40 4．5 12O 150．0
50 6．0 13O 271．O
6O 7．5 140 372．0
70 14．0 150 660．0
80 20．O 160 950．0
9O 32．O 170 l 705．0
loo 48．0 180 4 loo．O
由表1得出煤炭氧化釋放出co的一般規(guī)律：煤
炭在30℃ 的常溫下即可釋放出CO；在6O 以下
時(shí)，CO的放出量上升速率較?。坏?0℃ 時(shí)CO放出
量與常溫30℃相比增加5．1倍，說明氧化速率開始
增加；70～100 cC與常溫3O℃相比，CO放出量增加
19．9倍；100～120℃時(shí)，煤樣氧化速率開始平穩(wěn)向
上增加；到130～170 oC時(shí)，氧化速率急劇增加；達(dá)到
180℃時(shí)，煤樣進(jìn)入燃燒階段，CO放出量為正常氧
化的1 783倍以上；超過180 oC時(shí)，CO放出量開始
減少。
根據(jù)煤層厚度、鉆孔孔徑、煤的密度等參數(shù)
測(cè)算，本次事故處于卡鉆段與鉆頭、鉆桿發(fā)生摩擦接
觸的煤炭約51．2 kg，計(jì)算可產(chǎn)生CO涌出量為
3．84 m。。
以上研究表明，本次事故CO來源于鉆孔施工
過程中，鉆頭、鉆桿長(zhǎng)時(shí)間與煤粉摩擦產(chǎn)生高溫，加
之壓風(fēng)中O 的不斷輸入，導(dǎo)致煤快速氧化，產(chǎn)生大
量CO
3 CO涌出量計(jì)算及致災(zāi)機(jī)理
3．1 CO涌出量計(jì)算
本次事故CO涌出量采用分段取平均值的方法
進(jìn)行計(jì)算 J，風(fēng)量實(shí)測(cè)值為650 rn ／min。
根據(jù)安設(shè)在事故地點(diǎn)回風(fēng)系統(tǒng)S1633采煤工作
面專用排瓦斯巷風(fēng)流中CO傳感器數(shù)據(jù)，事故當(dāng)13
(10月10日)凌晨3點(diǎn)48分CO濃度陡然增大至
7．3×10～，至11日7點(diǎn)48分恢復(fù)正常。其中10日
3點(diǎn)48分至5點(diǎn)5O分CO涌出量為3．3 nl ，10日
5點(diǎn)5O分至7點(diǎn)l7分CO涌出量為0．12 In ，10日
7點(diǎn)17分至11日7點(diǎn)48分CO涌出量為0．478 113。。
本次事故純CO涌出量約為3．9 113-。，與計(jì)算值接近。
3．2 Co致災(zāi)機(jī)理
礦井內(nèi)爆破作業(yè)、煤炭自燃及發(fā)生火災(zāi)或煤塵、
瓦斯爆炸時(shí)都能產(chǎn)生CO，根據(jù)規(guī)定礦井CO最高容
許濃度為0．002 4％¨3 J。CO與血紅蛋白的結(jié)合力比
氧與血紅蛋白的結(jié)合力大200～300倍，CO與血紅
蛋白結(jié)合成碳氧血紅蛋白(COrtb)，不僅減少了血球
攜氧能力，而且還抑制、減緩氧和血紅蛋白的解析與
氧的釋放。
CO對(duì)人體的危害主要取決于空氣中CO的濃
度，以及人與其接觸的時(shí)間，如表2所示 4j。
表2 CO與人體中毒程度的關(guān)系
從表2可以看出，當(dāng)CO濃度超過0．4％ 時(shí)人在
短時(shí)間內(nèi)即致命中毒。本次事故救援時(shí)，救護(hù)人員
在事故發(fā)生3個(gè)多小時(shí)后測(cè)定CO 濃度達(dá)到了
0．26％ ，推測(cè)事故發(fā)生時(shí)CO最高濃度可達(dá)4．33％，
說明事故發(fā)生時(shí)CO已達(dá)到致人死亡的濃度從而造
成致死事件。
(下轉(zhuǎn)第95頁(yè))
． 91．
第40卷第2期
2013年4月
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY ＆ ENVIRONMENTAL PROTECTION
Vo1．40 No．2
Apr．2013
部位巖層裂隙發(fā)育且相對(duì)富水所致。
3 結(jié)語(yǔ)
1)通過雙巷音頻電透視及雙巷三維并行電法探
測(cè)結(jié)果對(duì)比可見，A1區(qū)與YC1相對(duì)應(yīng)，A2、A3及A4
區(qū)分別與YC3、YC4和YC5對(duì)應(yīng)，說明兩種方法對(duì)
工作面內(nèi)底板巖層的賦水性探測(cè)具有較強(qiáng)的一致
性。但雙巷三維并行電法技術(shù)對(duì)賦水區(qū)的空間定
位、范圍控制的準(zhǔn)確性及精度更高。
2)利用雙巷三維并行電法探測(cè)技術(shù)，可較清楚
地反映工作面底板賦水區(qū)的范圍，實(shí)現(xiàn)賦水區(qū)三維
空間定位，有力地指導(dǎo)鉆孔探放水及鉆孔注漿工程
施工。
3)兩種數(shù)據(jù)采集觀測(cè)系統(tǒng)各有特點(diǎn)，其中音頻
電透視法施工快速，可以進(jìn)行大范圍勘探，而并行電
法采集數(shù)據(jù)量大，適合進(jìn)行精細(xì)探查。
參考文獻(xiàn)：
[1]高致宏，王彥紅，陳青峰．工作面富水區(qū)探測(cè)-9礦井電
法一音頻電透視在工作面富水區(qū)探測(cè)中的應(yīng)用效果
[J]．煤田地質(zhì)與勘探，2002，30(4)：51—54．
[2]劉盛東，吳榮新，張平松，等．三維并行電法勘探技術(shù)與
礦井水害探查[J]．煤炭學(xué)報(bào)，2009，34(7)：927—932．
[3]吳榮新，劉盛東，張平松．雙巷并行三維電法探測(cè)煤層工
作面底板富水區(qū)[J]．煤炭學(xué)報(bào)，2010，35(3)：454—457．
[4]劉樹才，劉鑫明，姜志海，等．煤層底板導(dǎo)水裂隙演化規(guī)
律的電法探測(cè)研究[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，
28(2)：348—356．
[5]程久龍，李文，王玉和．工作面內(nèi)隱伏含水體電法探測(cè)的
實(shí)驗(yàn)研究[J]．煤炭學(xué)報(bào)，2008，33(1)：59—62．
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層富水性探測(cè)中的應(yīng)用[J]．山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科
學(xué)版，2008，27(6)：1—4．
[7]張平松，劉盛東，吳榮新．采煤面覆巖變形與破壞立體電
法動(dòng)態(tài)測(cè)試[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28(9)：
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[8]高召寧，孟祥瑞，趙光明．煤層底板變形與破壞規(guī)律直流
電阻率CT探測(cè)[J]．重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34(8)：90—96．
[9]曾方祿，王永勝，張小鶴，等．礦井音頻電透視及其應(yīng)用
[J]．煤田地質(zhì)與勘探，1997(6)：54—57．
(責(zé)任編輯：吳自立)
(上接第91頁(yè))
4 預(yù)防措施
1)在所有鉆孔(含穿層和順層鉆孔)施工地點(diǎn)
增設(shè)CO傳感器，以便對(duì)CO涌出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
監(jiān)控。
2)增大掘進(jìn)工作面鉆孔施工地點(diǎn)供風(fēng)量，便于
快速稀釋和排除有毒有害氣體。
3)采用壓風(fēng)排渣打鉆工藝時(shí)應(yīng)將防塵水管敷設(shè)
至打鉆地點(diǎn)，一旦有異常情況則轉(zhuǎn)換為水力排渣工
藝，降低孔內(nèi)溫度和消焰。
4)鉆孔施工地點(diǎn)配備專職瓦斯檢查員，隨時(shí)檢
查有毒有害氣體并采取相應(yīng)措施。
5)施鉆地點(diǎn)應(yīng)配備壓風(fēng)自救系統(tǒng)或避難硐室等
安全防護(hù)設(shè)施，培訓(xùn)員工熟練使用壓縮氧自救器。
6)管理、安檢、監(jiān)管等相關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)鉆孔施工
地點(diǎn)的監(jiān)督檢查力度。
7)嚴(yán)禁人員疲勞作業(yè)。
5 結(jié)語(yǔ)
目前大功率鉆機(jī)和以壓風(fēng)排渣為主的干式鉆進(jìn)
工藝的推廣應(yīng)用，大大提高了鉆孔施工效率，但同時(shí)
由于打鉆過程中缺乏操作技術(shù)、預(yù)防措施，導(dǎo)致鉆孔
施工過程中鉆桿、鉆頭高速旋轉(zhuǎn)與煤層摩擦，極易引
起煤層高溫氧化，產(chǎn)生有毒有害氣體，造成近年來
CO中毒事故時(shí)有發(fā)生。針對(duì)一起穿層鉆孔打鉆引
起的CO異常涌出導(dǎo)致的CO中毒事故，對(duì)CO產(chǎn)生
原因、來源、涌出量進(jìn)行了技術(shù)分析與計(jì)算，并提出
預(yù)防措施，以期達(dá)到預(yù)防類似事故的目的。
參考文獻(xiàn)：
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驗(yàn)與分析[J]．煤礦安全，2006(2)：8—10．
[2]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局．AQ 1024-2006，煤與瓦
斯突出礦井鑒定規(guī)范[S]．北京：煤炭工業(yè)出版社，
2007．
[3]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局．煤
礦安全規(guī)程[S]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2011．
[4]劉偉洲，劉剛，劉曉麗，等．煤礦通風(fēng)綜合技術(shù)手冊(cè)[K]．
長(zhǎng)春：吉林電子出版社，2003．
(責(zé)任編輯：李琴)
· 95·

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