1. 煤矿用空气压缩 机安全技术 孙志林 煤炭科学研究总院检测中心

2. 四 概述 一 二 三 五 工作原理及分类 安全要求 管理要求 故障及案例分析

3. 井下集中式 地面集中式 井下移动式 混合式 1. 煤矿压气（风）方式 一、概述 压气 方式

4. 2. 压气系统基本组成 由空压机与贮气装置、输气管路以及管路中起保护、调 节作用的各种气阀、过滤器等辅助装置共同组成

5. 气体输送：提供气体流动动力 压气系 统用途 用于制动或控制 驱动各种风动工具 3. 压气系统用途

6. 低压力、小流量 高压力、大流量 活塞式 井下供气 螺杆式 地面供气 4. 发展趋势 集中式 集中与局部组合式

7. 二、工作原理及分类 空压机是一种提高空气压力或输送空气的一种机器，俗 称 “ 气泵 ” 或 “ 压风机 ” ，是压气系统的 “ 心脏 ” 。 1. 空压机是什么

8. 安装地点 工作原理 活塞式活塞式 活塞式活塞式 移动方式 空压机分类 螺杆式螺杆式 螺杆式螺杆式 滑片式滑片式 滑片式滑片式 固定式固定式 固定式固定式 移动式移动式 移动式移动式 井上用井上用 井上用井上用 井下用井下用 井下用井下用 2. 煤矿用空压机分类

9. 单螺杆式空压机 双螺杆式空压机

10. 活塞式空压机

11. 气路 系统 主机 系统 保护 系统 控制 系统 润滑 冷却 3. 空压机由哪几部分组成

12. 4. 空压机执行标准 类型执行标准 井上用 活塞式空气压缩机 GB/T13279- 2002 喷油螺杆空气压缩机 JB/T6430-2002 喷油单螺杆空气压缩机 GB/T26967- 2011 井下用空气压缩机 MT687-2009 定期检验空气压缩机 AQ1013-2005

13. 三、安全要求 1 电气防爆 4 压缩机油 2 安全保护 6 噪声和振动 7 能效 5 安全 排气温度 3 压力容器

14. 井上用空压机对电气系统无特殊要求 电气防爆 阻燃要求：电缆、胶管及其它聚合物橡胶件 电动机、电磁起动器、开停按钮、超压 保护器、超温保护器等电气设备符合 GB3836 要求 1. 电气防爆

15. 超温保护：排气温度超温、活塞式空压机曲轴箱油温 超温、储气罐或油分桶温度超温停机保护。 压力保护：断油停机保护、断水停机保护、油分 压差停机保护。 安全阀：开启压力应不超过额定排气压力的 1.1 倍， 空压机每级排气压力处都应设置安全阀。 释压阀：排气管路上的释压阀爆破压力空压机最高 工作压力的 1.25-1.4 倍。 2. 安全保护

16. 空压机超温停机保护限制值 项 目煤矿井下用空压机煤矿井上用空压机 执行标准、规程 MT687 《煤矿井下 用空压机》 《煤矿安全规程》 各级排 气温度 ℃ 水冷活塞式 ≤160 ≤180 （单缸） ≤160 （双缸） 风冷活塞式 ≤160 喷油回转式 ≤120 储气罐或油气桶内 ℃ ≤120 （内部） 活塞机曲轴箱油温 ℃ ≤70 无具体规定

17. 井下空压机配套压力容器的安全要求不低于地面用空压机 配套用压力容器。 压力容器 主要包括：储气罐（俗称风包）、油气 筒及安全附件中安全阀、释压阀、压力 表。 地面用压力容器的设计、制造、安装、检验执行 固定式压力容器安全技术监察规程，由属地技术 监督部门管理。 3. 压力容器

18. 正规厂家生产的经检验合格的压缩机油 压缩机油 压缩机油等级应与说明书规定相符 应符合 GB12691-1990 《空压机油》标 准，有检验报告或油品化验单 开口闪点 ≥215 ℃ 4. 压缩机油要求

19. 5. 安全运行排气温度

20. 6. 振动和噪声要求 振动及噪声属于职业危害范畴，其中空压 机对作业环境的噪声应不超过 85dB(A) 。 7. 能耗要求 为了节能减排，我国已对空压机施行能效 标识管理，低于 3 级能效的空压机不得在市场 上销售。

21. 四、管理要求 1. 采购 井下移动式空压机应具有煤矿 矿用产品安全标志 优先选用螺杆机，不选活塞机，禁 止选用滑片式空气压缩机 具有生产许可证 新空压机采购新空压机采购

22. 二手空压机安全隐患多 具有原使用单位的注销登记证明 二手空压机采购二手空压机采购 具有完整安全技术档案

23. 井下移动式 安防器材 井下固定式 应安装在硐 室，空压机 和风包应分 别设置在两 个硐室 应设置在顶板 完整、支护良 好、无易燃物 堆积、无淋水 和粉尘飞扬的 地点 安设地点应配 备环境安全监 测设备及消防 器材 2. 安装

24. 3. 验收 “ 三证一标志 ” 齐全有效 压力容器质量证明及监检标识 建立安全技术档案 向当地监管部门登记 安全检验合格证或检验报告 验收

25. 三证：生产许 可证、矿用产 品安全标志证 书、产品合格 证 一标识：矿用 产品安全标识

26. 持证上岗 按规程进行操作的能力 定期接受空压机安全技术 教育和培训 4. 作业人员具备条件

27. 2 3 1 专门机构和专业人员负责空气 压缩机的使用、维护、保养 80 ℃以上高温管路定期积炭清除 记录 设备正常运行及维护保养记录 5. 维护保养要求

28. 6. 定期检验  检验周期：原标准规定的每 3 年 1 次变为每年 1 次 安监总规划〔 2012 〕 99 号文件 安监总规划〔 2012 〕 99 号文件  依据标准： AQ1013-2005  资质：具备检验能力的检测检验机构  在检验合格的在用空压机上粘贴或悬挂检验合格证， 合格证内容包括设备编号、上次检验地点、检验时间、 检验人员及下次检验日期等信息

29. 7. 报废  设备存在严重事故隐患、超过使用说明书中规定的 使用年限，应强制报废，并向安全监管设备管理部门 办理设备注销手续  建议相关部门制定煤矿用空压机强制报废管理规定， 采用逐渐缩短检验周期来促使煤矿企业主动报废使用 周期较长的空气压缩机设备

30. 技术 故障 安全 故障 排气 异常 压力 异常 启动 异常 温度 异常 着火 爆炸 五、故障及案例分析 1. 主要故障类型

31. 技术故障一般仅对使用效果 产生影响 安全故障中温度异常是引起 空压机着火燃烧或燃爆的直 接原因 煤矿井下发生空压机着火及 燃爆事故造成的人员伤亡和 经济财产损失远远大于地面

32. 近两年发生的煤矿空压机着火事故 2011 年 7 月 6 日枣庄防备煤矿井下活塞式空压机着火引发 火灾事故，造成 28 人死亡 2012 年 5 月 11 日河北井陉矿区活塞式空压机着火致井下 5 人死亡 2012 年 9 月 22 日黑龙江市友谊县龙山镇煤矿十井机电硐室 因馈电柜，空压机着火引燃支护木棚， 11 人被困井下 2013 年 3 月 2 日河北张家口艾家沟煤矿发生井下滑片式空 压机着火，造成 11 人死亡

33. 排气温度升高 燃烧 燃爆 2. 着火、燃爆原因 积碳 裂解气 油蒸汽

34. 积碳是怎么形成的？ 不干净的空气与伴随气流的润滑油在热空气的作用下形 成碳化物，这种碳化物随着空压机运行时间增加而逐渐 增多就形成积碳 有积碳就会发生燃烧爆炸吗？ 维护良好的空压机只形成轻微的积碳，轻微的积碳不会 影响空压机的安全运行

35. 排气管路：包括气缸、气阀、管路、冷却器和储气罐。 积炭易发部分 易发生积碳的主要部位

36. 自燃 发生地点：山东海力集团石桥煤矿地面压风站 发生时间： 1999 年 9 月 12 日夜班 空压机台数及型号： 3 台 4L-20/8 活塞式空压机及配套 储气罐 3. 案例分析

37. 自燃 事故描述：井下岩巷进行掘进迎头打眼作业时，空气中出 现异常气味，当班队长以为岩层中有害气体溢出，随即安 排工人打开压风管路冲淡有害气体，但异味更浓，紧接着 现场人员出现头晕、更有两人晕倒的情况 事故表现： 1 # 储气罐外壳冒烟。检查发现： 1 # 储气罐外壳 因高温漆层全部脱落，打开排污孔自储气罐内部清理出 0.3m 3 炭灰

38. 着火原因  根据从储气罐内清理的炭灰量换算，自燃前储气罐的积 碳厚度已达 40mm 以上，远超过 GB10892 规定的 3mm 的临 界值  事发前排气温度记录显示为 150 ℃  在 0.7MPa 压力下，当积炭层厚度达到 25 毫米，周围温度 达到 150 ℃，积炭层内部的热量就足以使其产生自燃，随 着炭层厚度的增加，可能发生自燃的温度会变低  有可燃物，有着火温度，有高温高压的空气，具备燃烧 的条件，发生了储气罐的自燃

39. 燃爆 地点：鹤岗某矿空压机站 时间： 2008 年 8 月 1 日中午 1 时许 燃爆事故的描述： 1991 年投入使用的三台 7L － 100/8 活塞 式空压机，累计运行已超过 10 万小时，其中一台空压机气 缸发生爆炸，发生爆炸前无任何征兆

40. 排气温度 检测点

41. 事故原因分析 事故特征  二级缸发生了燃烧爆炸  燃爆的部位在二级缸体内 燃爆发生的基本要素  气缸内必须具有一定量的可燃物  气缸内某瞬时，至少在某个点上出现着火的高温

42. 二级气缸燃爆要素分析 一级吸气阀或排气阀的工作失效和泄露时，会发生以下两 种情况  二级气缸直接将大气压的空气压缩到 0.65 ～ 0.75MPa ， 排气温度最高将达到 284 ℃  二级气缸排气量会减少。排气量少，注油量正常，润滑 油将在二级气缸和排气腔内积聚，在排出的高温气作用下， 产生油蒸汽和裂解气

43. 燃爆燃爆 284 ℃的排气高温 高温产生的 油蒸汽和油的裂解气 高温高压空气

44. 燃爆推理  发生爆炸的 7L － 100/8 空压机的一级气缸进排气阀首先损 坏泄漏，引起一级气缸工作压比显著减小，而又未设置报 警，二级气缸的工作压比显著增大，排气温度升至 284 ℃ 左右。高温使积聚在气缸内的润滑油变为油蒸汽和油的裂 解气，再加上与气缸内高压空气的混合，而发生了二级气 缸和气腔的燃爆

45. 排气温度传感器为什么检测不到高温进而报警？  二级气缸排出的气量很少，其通过二级缸的排气腔，向 排气管路下游流动缓慢，加上壁面散热因素的影响，在下 游排气管路上设置的二级排温温度计测不到高温  二级排气温度检测点在排气腔出口的管路上。它检测不 到滞留在二级气缸和排气阀腔内的高温气体温度

46. 空压机着火事故的防范  从源头上把关。活塞式空压机排气温度高、易积碳，安 全隐患多、建议限制活塞式空压机在煤矿井下的使用或逐 步淘汰煤矿井下用活塞式空压机  选择质量好、热稳定性高的压缩机油  定期维护保养，定期除碳、除垢  定期检验温度、压力保护器灵敏度 3. 防范及建议

47. 煤矿用空压机安全管理的两点建议  由监察向主动申报与监察相结合方式转变。空压机在投 入使用前须主动向当地安全监管部门登记或备案  充分发挥在用品检测检验中心的技术支撑作用。在检验 合格的空压机设备上施加标识，有助于安监人员快速确认 空压机设备是否处于检定周期内

48. 谢谢！