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鉆孔施工過程中CO中毒事故的分析及預防措施

文檔作者：張淑同李秋林康建寧馮康武文檔來源： 1．安徽理工大學能源與安全學院 2．瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室 3．中煤科工集團重慶研究院瓦斯研究分院 4．山東科技大學			點擊數：
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第40卷第2期
2013年4月
礦業安全與環保
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防措施[J]．礦業安全與環保，2013，40(2)：89—91
文章編號：1008—4495(2013)02—0089—03
鉆孔施工過程中CO中毒事故的分析及預防措施
張淑同 ，李秋林 ，康建寧 ’ ，馮康武 ，
(1．安徽理工大學能源與安全學院，安徽淮南232001；2．瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室，重慶400037；
3．中煤科工集團重慶研究院瓦斯研究分院，重慶400037；4．山東科技大學，山東青島266590)
摘要：根據礦井瓦斯監測監控系統數據、現場勘查資料，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，對一起穿層鉆孔施工過程中發生的較大CO中毒事故中CO產生原因、來源進行
了技術分析，對鉆孔內CO涌出量進行了測算，并提出類似條件下事故的針對性預防措施。
關鍵詞：穿層鉆孔；施工；CO中毒事故；預防措施
中圖分類號：TD711 ．4 文獻標志碼：B 網絡出版時間：2013—03—25 14：20
網絡出版地址：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、多孔的有機巖石，具有較強的吸
附性，煤中的有毒有害氣體涌入巷道和采掘工作面，
給礦井安全生產帶來威脅(如瓦斯爆炸、窒息、中毒
等事故)。煤層中吸附的多數是CO 、CH 、N：等氣
體，很少有CO氣體，因為CO氣體是煤氧化過程的
產物，只有在特定的條件下才能產生。近年來，隨著
國家對煤礦瓦斯抽采力度的強化，礦井需要施工大
量抽采鉆孔，其中以風力排渣為主的鉆進工藝得到
了廣泛應用，但在風力排渣的鉆孔施工過程中，時有
CO異常涌出導致的中毒傷亡事故發生，已嚴重威脅
到煤礦的安全生產和施鉆人員生命安全。
筆者針對一起底板抽放巷內穿層預抽鉆孔施工
收稿日期：2012—09—10；2012—11—28修訂
作者簡介：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害防治的科研與技術咨詢工作。
E—mail：zstsdust@ 163．com。
過程中CO異常涌出導致的中毒傷亡事故，對CO的
來源進行了技術分析，并對CO涌出量進行了計算，
提出類似條件下的事故預防措施。通過個案技術分
析，以期加強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生。
1 事故經過及有毒有害氣體分析
1．1 事故經過
2010年10月10日3點40分，南方某礦2 副立
井抽放聯絡巷施工抽采鉆孔地點發生了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M 、M 、M 煤
層瓦斯，事故發生時正在進行穿層鉆孔施工作業。
2 副立井抽放聯絡巷鉆孔施工地點采用局部通
風機，配合q~600 mm的膠質風筒和PE管風筒壓入
式供風。事故地點及附近通風系統中安裝有監測
CH 、CO的傳感器。
． 89 ·

第40卷第2期
2013年4月
礦業安全與環保
MINING SAFETY &amp;amp; ENVIRONMENTAL PROTECT【ON
Vo1．40 No．2
Apr．2013
采用專用打撈工具取出補6—3鉆孔的鉆桿及鉆頭
后，發現其存在明顯的損害、磨鈍、淬火現象，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、鉆桿上的結焦煤炭，如圖4所示。
而3—7鉆孔進行退鉆時無卡鉆現象，孔深3．4 m，能
看見孔底，未見煤。
圖4 補6-3鉆孔的鉆頭及鉆桿結焦情況
由此分析可知，本次事故CO產生原因是補6—3孔
穿層鉆孔施工過程中，過煤層時因卡鉆，鉆頭、鉆桿
反復與煤炭摩擦，產生高溫、氧化煤炭所致。
2．2 CO產生來源技術分析
根據李莉等對煤炭氧化自燃實驗室研究，得出
了在通氣量50 mL／min條件下的煤樣升溫氧化規
律，如表1所示 。
表1 煤樣升溫氧化實驗室測定結果
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的一般規律：煤
炭在30℃ 的常溫下即可釋放出CO；在6O 以下
時，CO的放出量上升速率較小；到70℃ 時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，煤樣氧化速率開始平穩向
上增加；到130～170 oC時，氧化速率急劇增加；達到
180℃時，煤樣進入燃燒階段，CO放出量為正常氧
化的1 783倍以上；超過180 oC時，CO放出量開始
減少。
根據煤層厚度、鉆孔孔徑、煤的密度等參數
測算，本次事故處于卡鉆段與鉆頭、鉆桿發生摩擦接
觸的煤炭約51．2 kg，計算可產生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、鉆桿長時間與煤粉摩擦產生高溫，加
之壓風中O 的不斷輸入，導致煤快速氧化，產生大
量CO
3 CO涌出量計算及致災機理
3．1 CO涌出量計算
本次事故CO涌出量采用分段取平均值的方法
進行計算 J，風量實測值為650 rn ／min。
根據安設在事故地點回風系統S1633采煤工作
面專用排瓦斯巷風流中CO傳感器數據，事故當13
(10月10日)凌晨3點48分CO濃度陡然增大至
7．3×10～，至11日7點48分恢復正常。其中10日
3點48分至5點5O分CO涌出量為3．3 nl ，10日
5點5O分至7點l7分CO涌出量為0．12 In ，10日
7點17分至11日7點48分CO涌出量為0．478 113。。
本次事故純CO涌出量約為3．9 113-。，與計算值接近。
3．2 Co致災機理
礦井內爆破作業、煤炭自燃及發生火災或煤塵、
瓦斯爆炸時都能產生CO，根據規定礦井CO最高容
許濃度為0．002 4％¨3 J。CO與血紅蛋白的結合力比
氧與血紅蛋白的結合力大200～300倍，CO與血紅
蛋白結合成碳氧血紅蛋白(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間，如表2所示 4j。
表2 CO與人體中毒程度的關系
從表2可以看出，當CO濃度超過0．4％ 時人在
短時間內即致命中毒。本次事故救援時，救護人員
在事故發生3個多小時后測定CO 濃度達到了
0．26％ ，推測事故發生時CO最高濃度可達4．33％，
說明事故發生時CO已達到致人死亡的濃度從而造
成致死事件。
(下轉第95頁)
． 91．
第40卷第2期
2013年4月
礦業安全與環保
MINING SAFETY ＆ ENVIRONMENTAL PROTECTION
Vo1．40 No．2
Apr．2013
部位巖層裂隙發育且相對富水所致。
3 結語
1)通過雙巷音頻電透視及雙巷三維并行電法探
測結果對比可見，A1區與YC1相對應，A2、A3及A4
區分別與YC3、YC4和YC5對應，說明兩種方法對
工作面內底板巖層的賦水性探測具有較強的一致
性。但雙巷三維并行電法技術對賦水區的空間定
位、范圍控制的準確性及精度更高。
2)利用雙巷三維并行電法探測技術，可較清楚
地反映工作面底板賦水區的范圍，實現賦水區三維
空間定位，有力地指導鉆孔探放水及鉆孔注漿工程
施工。
3)兩種數據采集觀測系統各有特點，其中音頻
電透視法施工快速，可以進行大范圍勘探，而并行電
法采集數據量大，適合進行精細探查。
參考文獻：
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(責任編輯：吳自立)
(上接第91頁)
4 預防措施
1)在所有鉆孔(含穿層和順層鉆孔)施工地點
增設CO傳感器，以便對CO涌出情況進行實時監測
監控。
2)增大掘進工作面鉆孔施工地點供風量，便于
快速稀釋和排除有毒有害氣體。
3)采用壓風排渣打鉆工藝時應將防塵水管敷設
至打鉆地點，一旦有異常情況則轉換為水力排渣工
藝，降低孔內溫度和消焰。
4)鉆孔施工地點配備專職瓦斯檢查員，隨時檢
查有毒有害氣體并采取相應措施。
5)施鉆地點應配備壓風自救系統或避難硐室等
安全防護設施，培訓員工熟練使用壓縮氧自救器。
6)管理、安檢、監管等相關部門加強對鉆孔施工
地點的監督檢查力度。
7)嚴禁人員疲勞作業。
5 結語
目前大功率鉆機和以壓風排渣為主的干式鉆進
工藝的推廣應用，大大提高了鉆孔施工效率，但同時
由于打鉆過程中缺乏操作技術、預防措施，導致鉆孔
施工過程中鉆桿、鉆頭高速旋轉與煤層摩擦，極易引
起煤層高溫氧化，產生有毒有害氣體，造成近年來
CO中毒事故時有發生。針對一起穿層鉆孔打鉆引
起的CO異常涌出導致的CO中毒事故，對CO產生
原因、來源、涌出量進行了技術分析與計算，并提出
預防措施，以期達到預防類似事故的目的。
參考文獻：
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長春：吉林電子出版社，2003．
(責任編輯：李琴)
· 95·

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