高瓦斯隧道机械设备简易改装与主动防爆改装

中铁十七局集团第二工程有限公司 陕西 西安 710043

正文：

1、瓦斯爆炸的条件

瓦斯爆炸的条件是:一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。

1.1 瓦斯浓度

瓦斯爆炸条件首先必须要有一定的浓度范围，我们通常把空气与瓦斯混合气体遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限，瓦斯爆炸界限为5%～16%。我们将其浓度分为三个区域，分别为易爆区域、不易爆炸区域、燃烧区域。当瓦斯浓度低于5%时，遇火不易爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；当瓦斯浓度为9.5%时，遇火易爆炸且其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16%以上时，虽然失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。

1.2 引火温度

所谓瓦斯的引火温度，就是点燃瓦斯所需的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650～750，但也会随着瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响发生变化。当瓦斯含量在7%～8%时，最易引燃; 当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低; 在引燃温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。

1.3 氧的浓度

根据瓦斯爆炸的化学方程式CH4+2O2= CO2+2H2O可以得出，瓦斯爆炸界限是随着空气中的氧气浓度减小而降低的，当氧气浓度减小到12%以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。因此我们可以得出，当在一个密闭空间内积存大量瓦斯时，如氧气浓度低，即使存在火源，也不会发生爆炸反应，反之密闭空间内进入氧气，且浓度超过12%，当出现火源时，即会发生爆炸反应，这一性质对隧道或洞内密闭的火区有很大影响，因此对火区应严加管理，在启封火区时更应格外慎重，必须在火熄后才能启封。

2、瓦斯隧道机械设备存在安全隐患原因

普通工程车辆出厂时未进行专门的防爆改装处理，在瓦斯隧道内施工时肯定存在安全隐患，不符合在爆炸性气体环境中作业的各项技术要求，因为在爆炸性气体环境中作业时，普通工程车辆没有防爆装置，容易引燃爆炸性气体而发生爆炸事故，具体原因分析如下:

(1)由于火花原因引燃可燃性气体发生爆炸，普通工程车辆产生的火花主要有: 排气火花、机械火花和电气火花等。

(2)由于高温原因引燃可燃性气体发生爆炸，普通工程车辆产生的高温主要有:尾气及排气管产生的高温等。

3、主动防爆改装后达到的效果

防爆改装的工程车辆主要分运输车、装载机、挖掘机三大类。由于各种工程车辆品牌和型号众多，每个品牌每个型号的机械设备又各有差异，所以在防爆改装过程中，必须针对每台工程车辆进行测量并制定防爆改装方案，然后进行防爆改装零部件的加工制作以及安装，安装完毕后进行防爆性能的测试和检验，检验合格后才能交付使用。隧道施工中施工设备的防爆改装是一项极为重要且复杂的系统工程，在设备改装过程中，必须依据科学理论并严格执行相关的行业标准，杜绝仅凭经验进行简易改装从而混淆主动防爆改装，防止因施工设备引发的意外情况，保护施工现场人员、设备的安全，减少不必要的安全隐患和损失。

按上述要求改装的防爆工程车辆在下列环境条件下应能正常工作:

a.应能在环境温度-20℃ - +40℃条件下正常使用;

b.应能在湿度不超过95%(+25℃) 的环境中正常使用;

c.应能在有瓦斯和煤尘等爆炸性气体环境中正常使用;

d.通风条件良好;

e.无严重滴水或溅水的环境;

f.无足以破坏电气绝缘和腐蚀金属的有害气体。

4、高瓦斯隧道简易改装与主动防爆改装

简易改装就是安装一个装置，在瓦斯浓度达到设定值时，车辆柴油机断油熄火停车，且排气安装一个所谓的灭火罩，有人把它称为“主动防爆改装”，实际上这是一种混淆视听的说法，具有极大的欺骗性和危险性，简易改装不能称为“防爆改装”，更不能称为“主动防爆改装”，不具备任何防爆性，不能在有瓦斯和煤尘等爆炸性气体环境中使用，不适合高瓦斯隧道。

高瓦斯隧道随时都有可能发生瓦斯突出和瓦斯集聚的危险，尽管有通风，但不能解决瓦斯突出和局部的瓦斯集聚，在这种环境下，遇到火花和高温就会发生瓦斯爆炸或燃烧。

主动防爆改装分三大部分: 1.柴油机的防爆改装; 2.车用电器系统的防爆改装; 3.加装柴油机自动保护装置(自动监控)装置。而简易改装仅仅是柴油机自动保护装置上的一个传感器(按标准不作为强制要求)，即不能消除如车辆开关、接头等电器火花，也不能消除柴油机排气高温，还不能遇到瓦斯突出和瓦斯集聚时立即停车。

根据MT/T989-2006 《矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件》第4.3.6条的规定，防爆柴油机及车辆应设置自动保护(自动监控)装置，当出现以下情况之一时，自动保护装置应能及时发出声、光报警信号，其声光信号应使驾驶员能够清晰辨别，并在报警后一分钟内使车辆动力系统自动停止运转:

a)，排气温度最高至70℃时;

b)，表面温度最高至150℃时;

c)，冷却水温度(强制冷却) 最高至95℃或设计值时，

d)，机油压力低至设定最低压力时;

e)，冷却净化箱水位低至设定最低水位时;

f)，瓦斯浓度达到1.0%(有煤( 岩) 与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中瓦斯达到0.5%) 时。

所谓“瓦电闭锁或称为主动防爆”是把巷道里的瓦斯监控系统断电装置混淆视听的嫁接到工程车上，不具备MT990-2006和MT/T989-2006 现定的功能和防爆性能。实际上车辆真的遇到高瓦斯区域瓦斯突出地带，简易改装瓦斯报警停车时，事故就已经发生了。实测证明当瓦斯浓度报警值设定为0.3%时，瓦斯传感器2 秒钟开始报警; 当瓦斯浓度报警值设定为0.5%时，瓦斯传感器3秒钟开始报警; 当瓦斯浓度报警值设定为1%时，瓦斯传感器5 秒钟开始报警，从报警到断油停车，由于高压油泵油管存油，也在2～3 秒钟。因此，若简易改装车辆进入高瓦斯区或瓦斯突出地带，在这段时间内，报警停机之前，就已发生瓦斯爆炸了。全部防爆改装就不存在这种安全问题，根据MT990-2006 和MT／T989-2006 标准的规定，防爆柴油机自动保护装置在发生上述情况之一时，报警后一分钟内停车，即考虑实际从报警到断油停机的时间，又考虑报警后将车辆迅速移到空阔地带留出安全通道的时间。

5、高瓦斯隧道机械简易改装引发瓦斯爆炸案例

2015年2月成都洛带古镇龙泉驿区1号隧道发生瓦斯爆炸，实际造成多人伤亡、大量设备损坏。该隧道设计为高瓦斯隧道，之前工程车辆做了所谓的“主动防爆改装”，称之为设备已进行了“防爆改装”，春节停工放假，司机在门岗吃饭期间进洞要将停在洞内的车辆开出来，随即发生瓦斯爆炸。究其原因: 第一是管理不善; 第二是思想麻皮，“主动防爆改装”混淆视听，以为“主动防爆改装”了设备就“防爆”了，巷道也就“安全”了，结果应该是假期巷道通风不好，瓦斯集聚到爆炸界限内，司机进洞后启动车辆时，启动开关火花引起瓦斯爆炸。

2016年8月，云南某高速公路隧道发生瓦斯燃烧，实际造成正在施工的数名工人烧伤，部分设备受损。该隧道设计为高瓦斯隧道，之前工程车辆也做了所谓的“主动防爆改装”，称之为设备已进行了“防爆改装”，究其原因还是: 第一管理不善; 第二思想麻皮，“主动防爆改装”混淆视听，以为“主动防爆改装”了设备就“防爆”了，巷道也就“安全”了，结果瓦斯突出明火造成瓦斯爆炸。之后，在上级部门的监督下进行了认真整改，隧道安装了瓦斯监控系统;隧道电气设备如灯具、开关、电缆等均更换成隔爆型的;施工车辆如装载机、挖掘机、运渣车、水泥搅拌车，全部做了整机防爆改装，现在施工运行情况良好。

6、结束语

总之，高瓦斯隧道安全防范要综合治理，除隧道安装瓦斯监控系统、采用防爆电器设备、加强通风、加强管理、加强安全意识外，还必须对施工车辆全部进行整机主动防爆改装，坚决不能以简易改装混淆主动防爆改装，防止因施工设备引发的意外情况，保护施工现场人员、设备的安全，减少不必要的安全隐患和损失。