重慶這個實驗室能還原瓦斯煤塵爆炸真實場景

4月6日，工作人員在瓦斯煤塵爆炸試驗巷道內做試驗前的准備工作。

4月6日，技術人員正在煤與瓦斯突出模擬實驗系統上工作。

4月7日，即將投入使用的煤礦高壓供用電系統安全准入分析驗証實驗室正在進行最后調試。本組圖片均由記者 崔力 攝/視覺重慶

　　轟！黑暗中，伴著巨大的爆炸聲，一朵火花瞬間放大，如同一條火龍把整個巷道照亮並吞沒……

　　別緊張，這只是模擬煤礦井下掘進工作面發生瓦斯煤塵爆炸的試驗。重慶日報記者看到的，是高速攝像機拍攝的瓦斯煤塵爆炸慢動作畫面。

　　“真正的爆炸往往發生在毫秒之間。”瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室主任王克全介紹，煤炭是我國能源供給安全的兜底性保障，但在開採中，瓦斯是安全生產的第一殺手。“作為國家重點實驗室，瞄准的正是瓦斯防治這塊硬骨頭。”

　　4月6-7日，記者走進該實驗室的清水溪試驗基地和建橋檢測試驗基地，探秘這一國之重器。

　　世界最大瓦斯煤塵爆炸試驗巷道

　　已做5000多次爆炸傳播試驗

　　清水溪試驗基地位於歌樂山腳下。

　　“這個基地是我國煤與瓦斯突出、瓦斯煤塵爆炸、工業粉塵爆炸等災害預防與控制的技術研究和工程試驗基地。”王克全將記者帶到一個看似防空洞入口的地方，“裡面有世界最大的瓦斯煤塵爆炸試驗巷道，和煤礦井下一模一樣。”

　　王克全言語間十分自豪：試驗巷道總長896米，用鋼筋混凝土澆筑，可承受1.5MPa的爆炸壓力。

　　戴上安全帽、拿著照明燈，記者跟隨王克全進入巷道。這是一個半圓拱形巷道，很黑，全靠手上的燈照明，地上留有運輸軌道。一行人先走過一小段僅容一人通過的連接巷道，接著是一道雙重防爆門，才進入主巷。巷道兩邊牆壁黢黑，和煤礦礦壁差不多。

　　“防爆門關閉后，巷道就形成一端封閉、另一端開放的狀態。”王克全說，試驗時，爆炸從封閉端起爆后沿巷道向開口端傳播，模擬煤礦井下掘進工作面發生瓦斯煤塵爆炸的實際狀態。

　　頭頂上，偶爾可見倒挂的鐵鉤。試驗人員介紹，他們會在鐵鉤上放置一塊鋪有煤塵的木板，試驗時，瓦斯爆炸沖擊會裹帶著煤塵一起爆炸，讓模擬試驗更真實。

　　在巷道壁內，每隔一段距離都有一個壁龕，壁龕內埋設有數據採集儀器。“你們看到的爆炸視頻，就是通過壁龕內的高速圖像採集系統採集的。”王克全說。

　　記者在現場看到的，正是實驗室國之重器之一——大型瓦斯煤塵爆炸試驗系統。該系統由地下試驗巷道、高速數據採集系統、高速圖像採集系統等部分組成，可開展煤礦井下特定環境不同規模的瓦斯、煤塵爆炸試驗分析。

　　中煤科工集團重慶研究院有限公司黨委書記、董事長周俊說，該巷道至今已進行瓦斯、煤塵爆炸傳播試驗5000多次，先后完成國家自然科學基金重點項目、國家重點基礎研究發展計劃、國家重點科技攻關項目、重大產業技術開發項目及省部級重點自然科學基金項目98項，與日本、法國、澳大利亞、英國、美國、俄羅斯等多個國家進行合作和技術交流。

　　大型煤與瓦斯突出模擬實驗系統

　　模擬煤與瓦斯突出事故全過程

　　在試驗基地另一側，藏著另一個國之重器：煤與瓦斯突出模擬實驗系統。這也是我國自主研發的首個大尺寸高剛度模擬實驗系統。

　　這是一個大家伙：有兩條粗壯的“腿”，約3層樓高，頭頂上懸著一個圓柱體，左右兩側像長著兩隻有力的雙手。

　　“它叫高剛度岩石力學試驗機。實驗時，裝有煤層模型及充滿瓦斯的紅色實驗箱體會置於中間，由試驗機施加垂直3000噸、水平對稱2000噸的壓力，真實還原千米深井的地應力、瓦斯壓力等條件，模擬煤與瓦斯突出的發生、發展和致災全過程。”實驗室研究員王波說。

　　什麼是煤與瓦斯突出？王克全介紹，煤與瓦斯突出是指在壓力作用下，破碎的煤與瓦斯由煤體內突然向採掘空間大量噴出的現象。十多年前，煤與瓦斯突出災害一度成為我國煤礦安全生產的嚴重威脅，“因為煤與瓦斯突出會在極短時間內產生強大沖擊力，瞬時摧毀巷道及設施，造成重大財產損失和人員傷亡。”

　　“煤與瓦斯突出機理研究成為災害防控的前提和關鍵。”周俊說，由於井下現場測試太危險，也沒法做探索性實驗，所以長期以來對煤與瓦斯突出機理研究僅停留於對事故資料的收集整理上，成為世界採礦界亟待突破的重大科學問題和工程技術難題。

　　為攻克這一難題，實驗室累計投入3000多萬元，自主研發了大型煤與瓦斯突出模擬實驗系統。該系統可測定並記錄煤與瓦斯突出過程中，煤體破碎過程、瓦斯吸附解吸過程等實驗現象和實驗數據，實現高瓦斯壓力、高地應力條件下，煤與瓦斯突出發生、發展及致災全過程模擬。

　　“這裡有4條模擬巷道，煤與瓦斯兩相流會從這些巷道‘跑’過，我們就觀察和記錄它們的變化規律。”王波說，模擬巷道總長50米，斷面0.3米×0.3米。

　　這個大家伙的研發很不容易。王克全說，這套系統從2012年開建，前后花了3年時間，共申請發明專利20余項，發表論文60余篇，為國家支撐體系實驗室建設、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、重慶市自然科學基金等多個項目提供試驗支撐。

　　礦用設備安全准入檢測檢驗系列試驗平台

　　煤礦高壓供用電設備下井先過它這一關

　　4月7日，記者來到位於大渡口區的建橋檢測試驗基地。

　　在2＃實驗廠房，兩台巨大的深灰色發電機組佔據了機房大廳的大部分空間。發電機尾端引出的寬厚銅排分別涂著紅、黃、綠三種顏色，如同天線般從牆體穿出，接入隔壁的一個實驗間。

　　這裡正是礦用設備安全准入檢測檢驗系列試驗平台。實驗室陳釗博士介紹，煤礦井下有風機、水泵、採煤機、輸送機等用電設備，這些設備在下井前必須經過安全准入驗証及性能測試，並取得國家強制性安全標志MA，測試正是由該平台“操刀”。

　　“這也是保障煤礦安全生產的重要基礎。”陳釗說，配電櫃、無功補償裝置和機電設備中的電動機、變頻器等煤礦高壓供用電設備必須是安全可靠的，不然極易引發重大安全事故：一是高壓電氣設備本身產生的電氣火花、高溫或電弧燒穿防爆外殼，會引起瓦斯煤塵爆炸或火災等事故﹔二是高壓供用電系統及其組成設備如果不可靠，會導致電氣性能弱化甚至功能缺失，引起煤礦井下無計劃停電，通風、提升和排水等安全設備無法正常工作而造成安全事故。

　　2014年4月，該平台獲批建設，總投資2.11億元，總共183台套設備。

　　“我們已進入最后的聯調聯試階段。”陳釗表示，這意味著我國煤炭行業即將具備礦用高壓電氣設備全套型式的自主試驗能力，填補行業內缺乏礦用高壓電器短路開斷與關合試驗、高壓變頻電傳動設備負載特性試驗和無功補償裝置連續運行試驗等試驗能力的空白。

　　本報記者 李珩