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一、瓦斯爆炸界限及引火溫度。在空氣中瓦斯遇到火后能夠引起爆炸的濃度，稱為瓦斯爆炸界限。引起瓦斯爆炸的最低濃度稱為爆炸下限。引起瓦斯爆炸的最高濃度稱為爆炸上限。根據(jù)研究，瓦輻爆炸界限為5-16%，只有空氣中的瓦斯?jié)舛仍谶@個爆炸界限以內(nèi)，遇火才能爆炸。瓦斯?jié)舛仍?%以下時無爆炸性，只能在高溫火源附近燃燒。瓦斯?jié)舛葹?.5%時，因為瓦斯和氧氣全部參加了爆炸，其爆炸威力最大。瓦斯?jié)舛仍?6%以上時，失去了爆炸性，但遇火在空氣中仍會燃燒，如果再混入其他爆炸性其他或氧氣，遇火還有可能引爆。
瓦斯的引火溫度，即點燃瓦斯的最低溫度，一般為650-750℃。所以，明火、抽煙、電氣火花、煤炭自燃，甚至摩擦火花，都可引燃瓦斯。
瓦斯的引火溫度受瓦斯?jié)舛取⒒鹪吹男再|(zhì)及混合氣體壓力等因素的影響而變化。瓦斯含量在7-8%時最易引燃；混合氣體的壓力增高時，引燃溫度即降低；引燃火源溫度相同時，火源面積大、點火時間越長、越易引燃瓦斯。
瓦斯和高溫火源接觸后，并不立刻引燃，二要延遲一個很短的時間，這種特性叫做瓦斯引燃延遲性。瓦斯引燃延遲時間的長短與瓦斯?jié)舛群鸵饻囟扔嘘P(guān)。瓦斯?jié)舛仍礁撸t延時間越長。引火溫度越高，遲延時間就越短。當引火溫度為攝氏650°時，遲延10秒鐘；當引火溫度達攝氏1000°時，則遲延1秒鐘就引燃。這種引燃遲延現(xiàn)象，對礦內(nèi)安全爆破有著重要意義。
二、影響瓦斯爆炸界限的主要因素。瓦斯的爆炸界限并不是固定不變的，當瓦斯的混合氣體的溫度、壓力發(fā)生變化，或混入煤塵及其他可燃性氣體，都會影響瓦斯爆炸界限的變化。
含有瓦斯的混合氣體的最初溫度越高，爆炸界限越擴大。如最初溫度為攝氏20°時，其爆炸界限為6.0-13.4%。
在含有瓦斯的混合氣體中混入煤塵，則爆炸下限降低。如每立方米空氣中含有10-12克的煤塵，瓦斯含量達4%時遇火就引爆。
其它可燃氣體混入時，對爆炸界限也有影響。
三、瓦斯爆炸的危害作用。井下瓦斯爆炸時，產(chǎn)生高溫（約攝氏1850-2650°）、高壓（平均為9個大氣壓）的氣流，形成爆炸波，以極快的速度自爆源地點沿巷道向外沖擊，這種沖擊稱為直接沖擊。它將有可能推倒支架，造成巷道或工作面的頂板坍塌；并由于高溫，容易把木材支架和煤壁引燃，造成井下火災(zāi)。
瓦斯爆炸時生產(chǎn)高溫的水蒸汽，在爆炸后的爆源地點溫度迅速下降，其水蒸汽凝成水，使爆源地點空氣稀薄，呈半真空狀態(tài)的低壓區(qū)；在的高壓氣流以反方向沖擊過來，這種沖擊稱為反向沖擊。反向沖擊的力量比直接沖擊的力量要小，但反向沖擊通過已受直接沖擊所破壞的巷道，因此，其破壞作用更為嚴重。
由于爆炸波的沖擊作用，會使別處積存的瓦斯沖出并能揚起煤塵，構(gòu)成瓦斯或煤塵的連續(xù)爆炸。瓦斯爆炸，是一種強烈的化學(xué)反應(yīng)，它需要大量的氧氣，同時伴生大量的有害氣體（主要是一氧化碳和二氧化碳），因此已發(fā)生瓦斯爆炸的地區(qū)，充滿了有害氣體，其中幾乎沒有氧氣，會使人員中毒和窒息。
四、礦井各處瓦斯含量的規(guī)定
由于瓦斯爆炸界限受到很多因素影響，同時考慮到礦井瓦斯涌出的不穩(wěn)定和測定瓦斯含量時的誤差等原因，所以《煤礦安全生產(chǎn)試行規(guī)程》對井下各處風(fēng)流中的瓦斯含量作了如下規(guī)定：
礦井總回風(fēng)或一翼回風(fēng)中瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.75%；采區(qū)回風(fēng)道中瓦斯?jié)舛炔坏贸^1%；采掘工作面風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_1%時，必須停止用電鉆打眼；濃度達到1.5%時，必須停止工作，切斷電源；采掘工作面局部瓦斯積聚達2%時，附近20米以內(nèi)，停止機器運轉(zhuǎn)，只有在濃度降低到1%以下，才許開動機器；放炮地點附近20米風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_到1%時，禁止放炮。
造成礦井瓦斯爆炸必須具備兩個條件，即瓦斯?jié)舛葹?-16%的混合氣體和溫度為攝氏650――750°的火源來引爆。這兩個條件中缺少一個都不會發(fā)生瓦斯爆炸。因此，預(yù)防瓦斯爆炸的有效措施，就必須從防止瓦斯積聚和消除火源這兩個方面著手。
一、防止瓦斯積聚的措施
1、加強通風(fēng)。用足夠的風(fēng)量把瓦斯稀釋到無害的程度，為此，必須采取下列措施：
（1）采用機械通風(fēng)（在瓦斯礦井應(yīng)采用抽出式通風(fēng)）。
（2）正確、合理地計算與分配風(fēng)量，使各采掘工作面、各巷道、各硐室都供給足夠的風(fēng)量，既不使瓦斯超限，又能創(chuàng)造良好的氣候條件。
（3）加強局扇管理和風(fēng)筒的維護，防止漏風(fēng)，避免循環(huán)風(fēng)流，保證掘進工作面有足夠的新鮮風(fēng)流，嚴禁擴散通風(fēng)。
（4）正確的選擇通風(fēng)構(gòu)筑物的位置，加強其維護與管理，防止礦內(nèi)大量漏風(fēng)。
（5）在瓦斯礦井中，回采工作面、回風(fēng)巷道都要采用上行通風(fēng)。
2、加強瓦斯檢查。經(jīng)常檢查礦井通風(fēng)及瓦斯涌出情況，準確地掌握礦井空氣中的瓦斯含量，是防止瓦斯爆炸的重要措施之一。
（1）各礦井必須建立區(qū)域巡回瓦斯檢查制度。瓦斯檢查員必須選派政治思想好、責(zé)任心強的工人擔(dān)任。
（2）在瓦斯礦井中所有巷道（包括可能涌出或可能積聚瓦斯的硐室）內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊臋z查次數(shù)：一、二級瓦斯礦井，每班至少檢查兩次三級和超級瓦斯礦井，每班至少檢查三次；有煤和瓦斯突出煤層中的采掘工作面，必須有專人經(jīng)常檢查。
（3）在瓦斯礦井中，對個別瓦斯涌出量較大、變化異常的采掘工作面以及三、超級瓦斯礦井中采用機械采煤或掘進的工作面，要有專人經(jīng)常檢查瓦斯。
3、及時處理局部瓦斯積聚。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有局部瓦斯積聚時，要及時處理。巷道空頂積聚瓦斯的處理方法，一般有如下幾種：
隔離法：在棚梁的上邊或下邊釘木板，上填黃土或砂子，把頂空填塞，消除瓦斯積聚。
分支通風(fēng)法：在風(fēng)筒上接上分支大小風(fēng)筒，把風(fēng)送到頂處，吹散瓦斯。
引風(fēng)法：釘上擋板，把風(fēng)流引導(dǎo)頂空，吹散瓦斯。
壓風(fēng)法：在有壓風(fēng)管道的巷道，可以在壓風(fēng)管上接出支管，并在支管上開若干風(fēng)嘴（不能用鐵質(zhì)風(fēng)嘴），用壓風(fēng)吹散瓦斯。
二、防止瓦斯引燃的措施
1、嚴格井口檢查制度，禁止在井口房周圍20米范圍以內(nèi)或井下使用明火和吸煙。
2、井下不準出現(xiàn)明火和灼熱的金屬板或金屬絲。如果必須在井下主要硐室、主要進風(fēng)巷道和井口房內(nèi)從事點焊、氣焊和使用噴燈接焊等工作，必須制定安全措施。
3、嚴格執(zhí)行放炮規(guī)章制度，瓦斯達到1%時，不準放炮，采用安全炸藥和防爆型發(fā)爆器，
4、采用防爆型或防火花型的電氣設(shè)備。防爆性能要經(jīng)常檢查，不符合要求及時更換和修理。井下禁止帶電檢修和遷移任何電氣設(shè)備。
5、嚴格管理火區(qū)，要按規(guī)程規(guī)定檢查密閉火墻，嚴防火墻漏風(fēng)。并定期測定火區(qū)溫度與瓦斯?jié)舛龋乐垢邷睾屯咚狗e聚。
6、井下電動機、局扇啟動前，必須在其附近20米內(nèi)檢查瓦斯，如瓦斯?jié)舛却笥?%時則不能啟動。
7、加強礦燈管理，發(fā)放的礦燈要合乎要求，嚴禁在井下拆開、敲打、撞擊。
三、防止瓦斯爆炸災(zāi)害擴大的措施
在與瓦斯作斗爭的過程中，還有考慮到一旦礦井發(fā)生爆炸，就要盡量防止爆炸災(zāi)害的擴大，為此應(yīng)采取下列措施：
1、礦井要實行分區(qū)通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)力求簡單，總進風(fēng)道和總回風(fēng)道的布置不能太近。通風(fēng)巷道維修良好，風(fēng)流要求穩(wěn)定可靠。無用巷道和采空區(qū)及時封閉。
2、扇風(fēng)機必須安裝反風(fēng)裝置，并定期試驗，保證在處理事故需要緊急反風(fēng)時能靈活使用。
3、編制周密的預(yù)防與處理事故計劃，加強救護組織，設(shè)置井下避難硐室。
【關(guān)鍵詞】煤礦開采；瓦斯爆炸；原因；防治；措施；
國家對煤炭工業(yè)發(fā)展提出了更高的要求，因此必須強化安全生產(chǎn)，確保其持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。從煤礦事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，煤礦發(fā)生的重大事故大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，我國目前國有重點煤礦大多數(shù)屬于瓦斯礦井，因此預(yù)防控制瓦斯爆炸事故，是實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。瓦斯防治是煤礦安全工作的重中之重，必須采取有利措施，有效防治煤礦重特大瓦斯事故的發(fā)生，以確保煤礦的安全生產(chǎn)。
1 煤礦開采中瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特點
根據(jù)對以往煤礦瓦斯爆炸事故的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)有如下一些特點：事故地點多發(fā)生在采煤與掘進工作面；高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發(fā)生，且低瓦斯礦井所占比例較大；多為火花引爆；瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大，多為大事故；煤礦瓦斯爆炸事故多伴生煤塵爆炸。瓦斯爆炸多發(fā)生在條件落后的小型煤礦或基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井。
1.2事故原因分析
煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故與許多因素有關(guān)；但主要與自然因素、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關(guān)。發(fā)生瓦斯爆炸事故，往往是綜合因素作用的結(jié)果。
1.2.1瓦斯的積聚。煤礦開采造成瓦斯積聚的主要原因是通風(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不善。有的因通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點風(fēng)量不足，而引起瓦斯積聚；有的因局部通風(fēng)機安裝位置不當、風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點或脫落引起供風(fēng)點有效風(fēng)量不足，而造成瓦斯積聚；極少數(shù)是因停電停風(fēng)或者盲巷積聚而引起瓦斯積聚。
1.2.2有引爆的火源。煤礦開采引爆瓦斯的火源有：爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。
1.2.3瓦斯管理監(jiān)管不力。好多礦井開采條件差，存在重生產(chǎn)，輕安全的麻痹思想。有的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控不力、監(jiān)測不到位是普遍現(xiàn)象。
1.2.4采掘布置不合理。一些煤礦企業(yè)由于采煤方法落后或者受短期利益驅(qū)動，礦井采掘布置不合理，通風(fēng)系統(tǒng)不完善，給安全生產(chǎn)帶來了嚴重隱患。
1.2.5違規(guī)操作。許多事故分析發(fā)現(xiàn)，瓦斯事故多為責(zé)任事故，違章操作或管理不當是造成事故的主要原因。因此，管理水平和職工的安全意識，對于煤礦的長期安全生產(chǎn)非常重要。
2 煤礦開采中瓦斯爆炸的治措施
“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的瓦斯治理十二字方針確立了瓦斯防治的指導(dǎo)思想和方法。在煤礦生產(chǎn)過程中，瓦斯爆炸、燃燒和窒息事故的防治應(yīng)以預(yù)防為主，落實好各項規(guī)章制度，杜絕日常生產(chǎn)中存在的瓦斯危害隱患。
2.1落實礦井瓦斯管理制度
根據(jù)礦井生產(chǎn)情況，按照《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定，要建立和健全礦井瓦斯管理的有關(guān)規(guī)定和制度，相關(guān)工作人員要嚴格遵守、執(zhí)行。如：爆破過程中的瓦斯管理制度，排放瓦斯的有關(guān)規(guī)定，瓦斯監(jiān)測裝備使用、管理的有關(guān)規(guī)定，盲巷、舊區(qū)和密閉啟封等瓦斯管理規(guī)定，礦井瓦斯抽放、防止煤與瓦斯突出的規(guī)定。加強瓦斯抽放管理，瓦斯抽放可以將煤層中存在或釋放出的瓦斯通過機械設(shè)備和專用管路抽出來，輸送到地面或其他安全地點。抽放瓦斯是防治瓦斯災(zāi)害的治本措施，不僅降低了瓦斯涌出量，消除了瓦斯爆炸隱患，還能將抽出的瓦斯收集并加以利用，變害為利。
2.2強化井下火源防治措施
對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應(yīng)的防治措施，除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外，還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現(xiàn)。另外，加強明火的管理，嚴格動火制度，消除引爆瓦斯的火源。
2.3建立健全瓦斯和通風(fēng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)
按照《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)標準》（AQ 6201_2006）及《煤礦安全規(guī)程》的要求，建立完整、可靠的煤礦瓦斯、通風(fēng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。掌握瓦斯涌出規(guī)律，進行科學(xué)、合理通風(fēng)，及時發(fā)現(xiàn)瓦斯超限或積聚事故隱患，通過加強通風(fēng)等措施消除瓦斯積聚，通過報警、斷電停止作業(yè)、撤出人員等措施避免瓦斯事故的發(fā)生。
2.4加強通風(fēng)管理
防止井下瓦斯積聚，首先應(yīng)加強礦井通風(fēng)。按實際需要分配風(fēng)量并及時調(diào)節(jié)風(fēng)量，利用新鮮空氣來稀釋并排出瓦斯，必須確保風(fēng)量、風(fēng)速符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。為此，應(yīng)做好以下幾方面的工作：
采用機械通風(fēng)。每個礦井都必須采用機械通風(fēng)，禁止單獨利用自然通風(fēng)。主要通風(fēng)機一套運轉(zhuǎn)，一套備用；實行分區(qū)通風(fēng)。實行分區(qū)通風(fēng)，不僅可以保證各采掘面都有新鮮風(fēng)流，而且在發(fā)生瓦斯燃燒或爆炸事故時，可以減小災(zāi)難范圍，減少災(zāi)難損失。加強掘進巷道通風(fēng)。掘進巷道應(yīng)采用全風(fēng)壓通風(fēng)或局部通風(fēng)機通風(fēng)。做好局部通風(fēng)機管理，風(fēng)筒“三個末端”管理，特別是高、突礦井掘進工作面要嚴格執(zhí)行局部通風(fēng)機供電要求。局部通風(fēng)機要設(shè)置在進風(fēng)口的新鮮風(fēng)流處，禁止產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)。風(fēng)筒要懸掛在巷道一幫，保持完好。風(fēng)筒口離工作面的距離最大不超過5m。臨時停工的地點不準停風(fēng)。及時構(gòu)建通風(fēng)設(shè)施。為保證礦井正常通風(fēng)，應(yīng)在井下適當位置設(shè)置控制風(fēng)流的設(shè)施，如風(fēng)門、風(fēng)橋、擋風(fēng)墻、調(diào)節(jié)風(fēng)窗等。井下要及時構(gòu)建通風(fēng)設(shè)施，并保證質(zhì)量，經(jīng)常維修，保持完好。通過風(fēng)門時，應(yīng)隨手關(guān)好。每個礦工對任何通風(fēng)構(gòu)筑物都必須愛護，絕不允許任意損壞。保證風(fēng)流通暢。加強通風(fēng)是目前處理瓦斯的主要手段，風(fēng)流不暢就會發(fā)生瓦斯事故。為保持井下采掘工作面、巷道和其他工作地點風(fēng)流暢通，不得在這些地點堆積雜物，并應(yīng)加強維護，以保證足夠的通風(fēng)斷面。
2.5強化隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置，是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障。當瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預(yù)先設(shè)置的裝置，可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍。主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚，因成本低、安裝方便，因而得到了廣泛的使用。其中，隔爆水袋棚的使用最為廣泛，具有適應(yīng)性強，安裝、拆卸和移動方便的特點。
自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發(fā)生時探測爆炸波，及時將預(yù)先放置的水、巖粉、N2.CO2等噴灑到巷道中，從而達到抑制爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康摹?/p>
總之，瓦斯爆炸事故的防治，是煤礦安全工作的一個系統(tǒng)工程。可靠的安全裝備和采取有效的措施是前提條件，重點是強化安全管理和安全監(jiān)督，重視員工安全意識的培養(yǎng)。只有把安全放在首位，認真落實好“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的瓦斯治理“十二字”方針和建立起完善的“通風(fēng)可靠、監(jiān)控有效、抽采達標、管理到位”的瓦斯防治工作體系，健全各項規(guī)章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其他災(zāi)害事故才能大幅度地減少，煤礦的安全狀況才能得到根本好轉(zhuǎn)。
參考文獻：
[1]張耀麗，王鳳英.淺析煤礦瓦斯爆炸事故的原因及預(yù)防措施.科技信息[J].2009年第3期.
中圖分類號：TD712
煤礦在開采煤炭資源過程中會伴隨著多種災(zāi)害事故的發(fā)生，如瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息、火災(zāi)、透水、頂板冒落等。在這些事故中瓦斯爆炸無疑是最嚴重的，它不光是造成的損失最大，發(fā)生的頻率也是最大的，根據(jù)每年國家煤監(jiān)局的事故統(tǒng)計來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯可稱為煤礦安全的最大威脅者。所以，分析瓦斯爆炸原因，制訂瓦斯防治對策，就顯得尤為重要。瓦斯的主要成分甲烷，是一種無色、無味、無臭的氣體，密度為0.714kg/m3，與空氣的密度比為0.554，比空氣輕，容易積聚在空氣上層。
一、瓦斯爆炸技術(shù)的預(yù)防措施
引起瓦斯燃燒與爆炸必須具備3個條件：一定濃度的瓦斯、一定溫度的引火源和足夠的氧。
1、防止瓦斯積聚。所謂瓦斯積聚是指局部瓦斯?jié)舛瘸^2%；其體積超過0.5立方米的現(xiàn)象。為了防止瓦斯積聚，每一礦井必須從生產(chǎn)技術(shù)管理上盡量避免出現(xiàn)盲巷，臨時停工地點不準停風(fēng)，并加強通風(fēng)系統(tǒng)管理，嚴格執(zhí)行瓦斯檢查制度，及時安全地處理積聚瓦斯。
2、防止瓦斯被引燃。防止瓦斯引燃的措施是嚴禁和杜絕一切火源；嚴格管理和控制生產(chǎn)中可能發(fā)生的火、熱源，防止它的產(chǎn)生或限制其引燃瓦斯的能力。因而嚴禁攜帶煙草和點火物品下井，礦燈應(yīng)完好，否則不的發(fā)放，應(yīng)愛護礦燈，嚴禁拆開、敲打、撞擊；加強電器設(shè)備管理和維護，采用防爆型的電器設(shè)備，井下供電還應(yīng)做到無雞爪子，無羊尾巴，無明接頭，堅持使用煤電鉆綜合保護，堅持局扇風(fēng)電閉鎖。
3、防止瓦斯爆炸災(zāi)害擴大。為了防止萬一發(fā)生爆炸，應(yīng)使災(zāi)害限制在盡可能小的范圍，并盡可能減少損失，為此通風(fēng)系統(tǒng)力求簡單，采用并聯(lián)通風(fēng)，禁止通風(fēng)。
4、加強通風(fēng)。使瓦斯?jié)舛冉档偷健睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定的濃度以下，即采掘工作面的進風(fēng)風(fēng)流中不超過0.5%，回風(fēng)風(fēng)流不超過1%，礦井總回風(fēng)流中不超過0.75%。
5、加強檢查工作。及時檢查各用風(fēng)地點的通風(fēng)狀況和瓦斯?jié)舛龋槊麟[患進行處理，是日常進行瓦斯管理的重要內(nèi)容。我國井工礦井目前所用的甲烷檢查儀器有：光學(xué)甲烷檢定器、熱放式甲烷檢定器、甲烷警報器和甲烷遙測警報儀等。班組長及安全檢查工佩帶使用比較先進的TX系列智能便攜式氣體監(jiān)測儀和遙測儀器等。
6、對瓦斯含量大的煤層，進行瓦斯抽放，降低煤層及采空區(qū)的瓦斯涌出量。
二、 瓦斯爆炸原因分析
煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，但總的來說分為客觀原因和主觀原因兩種。主觀原因就是瓦斯積聚和引爆火源的存在；客觀原因與自然條件、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關(guān)，發(fā)生瓦斯爆炸事故往往就是以上原因相互作用所導(dǎo)致的。
1、瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點風(fēng)量不足而引起瓦斯積聚；有9起主要是因局部通風(fēng)機安裝位置不當，風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點或脫落引起供風(fēng)點有效風(fēng)量不足而造成瓦斯積聚；有2起事故主要是因停電停風(fēng)而引起瓦斯積聚；有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
2、引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮產(chǎn)生的火花引爆的；有15起事故是由電器設(shè)備及電源線電火花引爆的。
3、裝備不足、管理不落實
礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”方針未得到完全落實。鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統(tǒng)或抽放系統(tǒng)不能有效運行，監(jiān)控系統(tǒng)也不能有效發(fā)揮作用。
4、管理水平低
許多事故分析發(fā)現(xiàn)，違章操作或管理不當而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產(chǎn)起到了舉足輕重的作用。
二、控制瓦斯爆炸事故的技術(shù)措施
瓦斯治理工作一定要在“通風(fēng)可靠、抽采達標、監(jiān)控有效、管理到位”十六字方針的指導(dǎo)下進行。瓦斯爆炸事故的防治可分為預(yù)防爆炸和抑制爆炸。預(yù)防爆炸主要有：優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測，防止點火源的出現(xiàn)等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內(nèi)，從而減少人員傷亡和災(zāi)害事故所造成的損失。
1、我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占礦井總數(shù)的46%。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發(fā)利用瓦斯能源、保護大氣環(huán)境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發(fā)電，并取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
2、為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術(shù)，包括測斜、糾偏技術(shù)；提高單一低透氣性煤層的抽放率；研制鉆進能力更強的鉆機具；完善和提高擴孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù)；開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。
3、瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放等；抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強力鉆機及配套機具，如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率。礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶崟r自動監(jiān)測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當發(fā)現(xiàn)瓦斯異常或有火源產(chǎn)生，立即采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。我國目前開發(fā)了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ66等型號的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。
7、 井下火源防治
隨采礦機械化程度的提高，防止機械摩擦火花引燃瓦斯顯得日益重要。煤礦井下由于摩擦火花而引起的瓦斯爆炸事故占有相當?shù)谋壤虼瞬簧賴覍@個問題進行了研究，并提出，在摩擦部件的金屬表面溶敷一層活性小的金屬（如鉻），使形成的摩擦火花不能引燃瓦斯；在鋁合金的表面涂各種涂料，以防止摩擦火花的發(fā)生和金屬中加入少量的鈹，降低摩擦火花的點燃性等。
經(jīng)常對巷道進行灑水，保證巷道及各地點的衛(wèi)生，最大程度上減少煤塵及粉塵的堆積；對粉塵及煤塵產(chǎn)生較大的工作地點及附近安裝自動灑水降塵裝置，可減少礦井巷道粉塵的飛揚，從而杜絕瓦斯爆炸引起煤塵爆炸。
總之，只有把安全放在首位，認真落實瓦斯治理的“安全第一，預(yù)防為主，防治結(jié)合”方針，健全各項規(guī)章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其它災(zāi)害事故才能大幅度地減少，煤礦的安全狀況才能得到根本好轉(zhuǎn)，這樣的才能真正實現(xiàn)煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)的長治久安，實現(xiàn)安全發(fā)展。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】爆炸特點；原因分析；防治措施
【中圖分類號】TD714.5
【文獻標識碼】A
【文章編號】1672—5158（2012）10-0216-01
瓦斯是礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體，能夠發(fā)生燃燒或爆炸，是礦井主要災(zāi)害之一，是煤礦的首要災(zāi)害，因此必須制定防治措施。
1 瓦斯爆炸的基本條件
瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備三個基本條件，一是瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)（理論上是5％～16％）；二是有足夠能量的點火源；三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12％。三個條件缺少其中任何一個均不能發(fā)生瓦斯爆炸。
1.1 瓦斯的濃度
瓦斯?jié)舛瘸奘切纬赏咚贡ㄊ鹿实母础Ｒ鹜咚贡ǖ耐咚節(jié)舛仁怯蟹秶模彩菨舛鹊陀诒ㄏ孪藁蚋哂诒ㄉ舷薜耐咚够旌衔锱c點火源接觸時都不會引起火焰自行傳播。瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，由于過量的空氣作為惰性介質(zhì)參與燃燒反應(yīng)，消耗一部分反應(yīng)熱，起到了冷卻作用，阻礙火焰自行傳播而燃燒；相反瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄉ舷迺r，由于可燃物過剩，即空氣中氧氣量不足，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不完全，反應(yīng)放出的熱量小于損耗的熱量，因而阻礙了火焰的蔓延而燃燒。在煤礦開采中，對一些不可避免的瓦斯?jié)舛纫扇〈胧蛊涑蔀椴荒軡M足瓦斯爆炸的條件。
1.2 氧氣的濃度
氧氣的濃度必須達到12％以上，否則井下瓦斯爆炸反應(yīng)不能夠持續(xù)進行。在井下的封閉區(qū)域、采空區(qū)內(nèi)及其它裂隙處由于有氧氣消耗或沒有供氧，可能會出現(xiàn)氧濃度低于12％的可能性外，所有通風(fēng)、行人的巷道和工作面等一般氧氣濃度都會高于12％。12％以上是極易滿足的條件，在煤礦開采中，對氧氣的濃度不能采取有效措施，使其成為不能滿足防范。
1.3 火源
火源是引起礦井瓦斯爆炸事故的必備條件之一。火源可以分為弱火源和強火源。一般情況下，弱火源不能形成沖擊波，不能使沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)；相反，強火源會產(chǎn)生沖擊波，并把沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)。要發(fā)生瓦斯爆炸其火源必須要達到足夠的能量，即溫度一般不低于650℃、能量一般大于0.28mJ和持續(xù)時間大于爆炸感應(yīng)期。這個條件通常很容易滿足的。在煤礦開采中，對一些不可避免的火源要采取措施，使其成為不能滿足點燃瓦斯的點火源。
2 瓦斯爆炸原因分析
2.1 故原因分析
瓦斯爆炸是一種化學(xué)爆炸，是爆炸性氣體混合物一瓦斯在一定濃度范圍內(nèi)受激發(fā)而發(fā)生的劇烈化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)時產(chǎn)生大量的熱和氣體。引起瓦斯爆炸的原因有：①存在CH4與氧濃度在爆炸濃度范圍內(nèi)的爆炸危險區(qū)；②在爆炸危險區(qū)內(nèi)存在火源點。火區(qū)封閉后，封閉區(qū)氧濃度和溫度有降低趨勢，瓦斯?jié)舛葎t逐漸上升。如果瓦斯?jié)舛壬帘ǚ秶鷷r，發(fā)火區(qū)溫度仍很高（存在高溫性火源），氧濃度尚未降到瓦斯爆炸極限濃度以下，就可能發(fā)生瓦斯爆炸。
2.1.1 自然條件不好
進入20世紀90年代以后，隨著開采深度的增加，地質(zhì)條件變得越來越復(fù)雜，煤層瓦斯含量和瓦斯涌出量都隨之增大，煤與瓦斯突出越來越嚴重。同時由于開采深度的加大，使得現(xiàn)有的部分瓦斯治理理，不再能夠適應(yīng)新的生產(chǎn)條件。
2.1.2 通風(fēng)不良
主要有通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點風(fēng)量不足，而引起瓦斯積聚；局部通風(fēng)機安裝位置不當、風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點或脫落引起供風(fēng)點有效風(fēng)量不足，而造成瓦斯積聚；掘進工作面擅自停電停風(fēng)而引起瓦斯積聚；盲巷的瓦斯積聚。
2.1.3 引爆火源存在
井下引爆瓦斯的火源有：爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃、赤熱的安全燈罩、吸煙等。但放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。
3 控制瓦斯爆炸事故的技術(shù)措施
3.1 控制井下瓦斯的濃度
3.1.1 建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)，稀釋井下空間的瓦斯?jié)舛?/p>
通風(fēng)是排放瓦斯最主要的手段。做好通風(fēng)安全技術(shù)管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，所有礦井都必須要建立安全可靠的、獨立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠保證井下所有工作地點有足夠多的風(fēng)量將井下涌出的瓦斯及時沖淡并排放出井外，避免瓦斯集聚，所以建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
3.1.2 搞好瓦斯抽放，降低煤層瓦斯涌出量
抽放瓦斯是防止瓦斯集聚的有效措施。隨著煤礦開采深度不斷加深，瓦斯涌出量變得越來越大，通風(fēng)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，通過通風(fēng)的方法來使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規(guī)程要求范圍內(nèi)，從技術(shù)和經(jīng)濟角度上看，都是不合理的。瓦斯抽放不僅能夠有效利用瓦斯，還能夠降低煤層的瓦斯涌出量。
3.1.3 加強瓦斯日常管理
加強瓦斯日常管理是煤礦安全工作的重要組成部分。瓦斯日常管理就是建立巡回檢查瓦斯制度，就是要瓦檢員不間斷地下井檢查通風(fēng)情況和瓦斯的濃度，當發(fā)現(xiàn)局部積聚瓦斯問題時，要即時處理。
此，瓦檢員在井下工作時，要嚴格執(zhí)行煤礦安全規(guī)程，嚴禁空班漏檢情況發(fā)生。對于突出礦井，還應(yīng)做好瓦斯突出預(yù)測工作。瓦斯日常管理是預(yù)防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。
3.1.4 建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)瓦斯超限
建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)測瓦斯，及時掌握瓦斯?jié)舛鹊淖兓瑫r也可能為事故應(yīng)急救援決策和事故調(diào)查提供參考依據(jù)。在井下安裝瓦斯監(jiān)控儀器，對井下主要巷道瓦斯的異常情況實行連續(xù)監(jiān)控，能夠達到預(yù)防和控制瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
3.2 杜絕火源
火源是引起礦井瓦斯爆炸一個基本條件。要認真執(zhí)行煤礦安全規(guī)程，在井下要杜絕一切非生產(chǎn)火源；嚴格管理和限制生產(chǎn)中可能發(fā)生的火源、熱源。嚴禁井下使用架線電機車，在生產(chǎn)中采掘分開供電、三專兩閉鎖、雙風(fēng)機雙電源等措施限制火源的發(fā)生。
3.3 演習(xí)瓦斯爆炸
演練對預(yù)防瓦斯爆炸事故具有非常重要的意義。煤礦企業(yè)應(yīng)當在“防救結(jié)合，預(yù)防為主”方針指導(dǎo)下，認真制定瓦斯爆炸事故專項應(yīng)急預(yù)案，并對其預(yù)案進行演習(xí)。制定瓦斯爆炸應(yīng)急預(yù)案不僅有助于大平煤礦廣大職工熟悉本企業(yè)的情況，而且能夠指導(dǎo)瓦斯爆炸事故的預(yù)防工作和事故的應(yīng)急救援。通過預(yù)案的演習(xí)不但能夠使廣大煤礦職工掌握各種應(yīng)急技能，提高應(yīng)急救援人員的應(yīng)變能力，
4 結(jié)語
預(yù)防煤礦瓦斯爆炸是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，煤礦一切生產(chǎn)要把防止瓦斯爆炸事故放在重要位置，認真貫徹“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”十二字方針，本文從瓦斯爆炸條件出發(fā)，分析和提出了防止瓦斯爆炸應(yīng)從控制瓦斯?jié)舛取⒍沤^火源和演習(xí)瓦斯爆炸預(yù)案出發(fā)，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，才能使礦井的生產(chǎn)達到本質(zhì)安全化。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】煤礦瓦斯;危害形式;分析;防治對策
The coal mine gas endanger a form analysis and prevention measure
Wen Ying-ming Li Yu-ping Han Yun-gang
【Abstract】The mineral well gas trouble is a coal mine safety produce medium most severity of endanger it a, in the coal mine production line, if to gas understanding shortage, control not appropriate or management not arrive, may result in very much disaster trouble.Article with analysis coal mine gas endanger form and prevention and cure counterplan for correspond point, introduction prevention and control gas disaster the technique measure of the trouble and development trend, elucidation gas explosion trouble of prevention and cure is a coal mine safety work of a system engineering, have to put at safety work of first, then can make gas explosion the trouble and other disaster trouble be significant decrease.
【Key words】Coal mine gas;Endanger a form;Analysis;Prevention and cure counterplan
近幾年來,煤礦事故已經(jīng)明顯下降,但是,瓦斯爆炸事故是當前煤礦安全生產(chǎn)中威脅最大、最突出的一個問題。從每年的事故統(tǒng)計中來看,煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中,絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸,約占特大事故總數(shù)的70%左右,尤其是高瓦斯礦井或由于煤層瓦斯壓力較高、地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜、地應(yīng)力較大、煤層破壞嚴重時,在此區(qū)域作業(yè)的采掘工作面極易發(fā)生煤與瓦斯突出導(dǎo)致瓦斯事故的發(fā)生。
1.煤礦瓦斯的主要危害形式分析
其主要危害形式有瓦斯窒息、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸引起的煤塵爆炸或火災(zāi)等。
1.1瓦斯窒息
礦井瓦斯涌出量較大,如果通風(fēng)系統(tǒng)管理不善;通風(fēng)巷道風(fēng)流反向、采空區(qū)或煤層中高濃度瓦斯涌出;工作人員誤入未及時封閉停風(fēng)的巷道;或由于停風(fēng)導(dǎo)致瓦斯積聚而未采取相應(yīng)措施等,都可能導(dǎo)致人員誤入,缺氧窒息而亡。
1.2瓦斯燃燒
煤層瓦斯含量較高,生產(chǎn)過程中瓦斯涌出量較大,通風(fēng)不能將瓦斯及時稀釋并排出,將在局部地點形成瓦斯積聚,一旦接近火源就可能發(fā)生瓦斯燃燒,釀成火災(zāi),火災(zāi)引起瓦斯爆炸等一系列災(zāi)難性事故。
1.3瓦斯爆炸
瓦斯爆炸發(fā)生的條件是瓦斯積聚達到爆炸極限濃度、引爆火源和足夠的氧氣。井下的照明、爆破火焰、電氣火花、摩擦火花等都可能成為引爆火源。在煤礦的生產(chǎn)過程中要完全杜絕這些火花的產(chǎn)生是很困難的。在井下瓦斯超限和局部瓦斯積聚達到爆炸極限濃度時,接近火源都有可能發(fā)生瓦斯爆炸,甚至引起煤塵、瓦斯聯(lián)鎖爆炸,造成人員傷亡、財產(chǎn)巨大損失。根據(jù)煤礦井下生產(chǎn)的特點,全面分析工作場所及場所的分布,瓦斯積聚的原因及地點如表所列。
2.瓦斯事故的預(yù)防措施
2.1煤礦瓦斯抽放技術(shù)
2.1.1瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施,同時也是開發(fā)利用瓦斯能源、保護大氣環(huán)境的重要手段。
2.1.2為提高瓦斯抽放率,目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術(shù),包括測斜、糾偏技術(shù);提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù);開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。
2.1.3瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放等;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。目前已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等,大大提高了瓦斯抽放量和抽放率,使安全環(huán)境得到進一步改善。
2.1.4利用多分支羽狀適用技術(shù),解決低滲煤層瓦斯治理問題,以提高抽采率。
5)煤礦瓦斯治理應(yīng)該與煤層氣產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合起來。
2.2礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪幢O(jiān)測技術(shù)
礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶崟r自動監(jiān)測對于防止瓦斯爆炸非常重要,當發(fā)現(xiàn)瓦斯異常或有火源產(chǎn)生,立即采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。我國目前開發(fā)了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型號的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng),以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。很多礦井安裝了礦井安全綜合監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平,防止了許多事故的發(fā)生。
2.3井下火源防治 對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應(yīng)的防治措施,除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現(xiàn),如放炮時檢測瓦斯?jié)舛?采用風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理,嚴格動火制度,消除引爆瓦斯的火源。
2.4優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng) 合理可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災(zāi)害擴大的重要措施,為此,瓦斯防治工程與采掘工程,必須同時設(shè)計,超前施工,同時投入使用。
2.5隔爆措施
礦井隔爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障,當瓦斯爆炸發(fā)生后,依靠預(yù)先設(shè)置的裝置可以阻止爆炸的傳播,限制火焰的傳播范圍,主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
2.5.1被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便,因而得到了廣泛的使用,其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚,具有適應(yīng)性強,安裝、拆卸和移動方便的特點。
2.5.2自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器,在爆炸發(fā)生時探測爆炸波,及時將預(yù)先放置的水、巖粉、N2 . CO2等噴灑到巷道中,從而達到抑制爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康摹Ｈ鏩GB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑,能將爆炸限制在距爆源40-60m之內(nèi);YBW-1型無電源觸發(fā)式抑爆裝置,適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產(chǎn)氣式抑爆裝置采用實時產(chǎn)氣原理,當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時,觸發(fā)氣體發(fā)生器快速產(chǎn)生的高壓氣體噴灑消焰劑,抑制火焰的傳播。
關(guān)鍵詞:瓦斯爆炸;原因分析;控制措施;發(fā)展趨勢
在煤炭開采過程中，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災(zāi)、透水、頂板冒落等多種災(zāi)害事故時有發(fā)生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統(tǒng)計中來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災(zāi)害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制訂防治對策，顯得特別重要。
1瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特點
根據(jù)多年對煤礦瓦斯爆炸事故統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)有如下一些特點:①瓦斯爆炸多為大事故;②事故地點多發(fā)生在采煤與掘進工作面;③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大;④多為火花引爆;⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發(fā)生;⑥瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦;⑦基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故多發(fā)。
1.2事故原因分析
煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故與許多因素有關(guān)，但總的來說，主要與自然因素、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關(guān)，發(fā)生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導(dǎo)致的。
1.2.1煤礦開采條件差
我國煤礦井下開采條件普遍較差，據(jù)統(tǒng)計，2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定，其中高瓦斯礦井160處，低瓦斯礦井298處，煤與瓦斯突出礦井122處;有自然發(fā)火礦井372處，占64%，有煤塵爆炸危險礦井427處，占73.6% 。
1.2.2瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點風(fēng)量不足，而引起瓦斯積聚;有9起主要是因局部通風(fēng)機安裝位置不當、風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點或脫落引起供風(fēng)點有效風(fēng)量不足，而造成瓦斯積聚;有2起事故主要是因停電停風(fēng)而引起瓦斯積聚;有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
1.2.3引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有:爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮產(chǎn)生的火花引爆的;有15起事故是由電器設(shè)備及電源線電火花引爆的。
1.2.4裝備不足、管理不落實
礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”方針未得到完全落實。如2005年發(fā)生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井沒有安裝瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)或運行不正常，有的礦井雖安裝有監(jiān)控系統(tǒng)，但因傳感器數(shù)量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數(shù)據(jù)等問題，不能有效發(fā)揮其應(yīng)有的作用。此外鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統(tǒng)或抽放系統(tǒng)不能有效運行，監(jiān)控系統(tǒng)也不能有效發(fā)揮作用。如內(nèi)蒙古烏海市烏達區(qū)巴音賽煤焦有限責(zé)任公司某井雖安裝了瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，但在其實際開采區(qū)域卻并沒有瓦斯傳感器，而造成特大瓦斯事故的發(fā)生，死亡16人。
1.2.5管理水平低
許多事故分析發(fā)現(xiàn)，違章操作或管理不當而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產(chǎn)非常重要。
1.2.6企業(yè)技術(shù)管理薄弱
一些煤礦企業(yè)由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風(fēng)系統(tǒng)不完善，此外，作業(yè)規(guī)程編制不符合實際，針對性不強，給安全生產(chǎn)帶來了嚴重隱患。
2控制瓦斯爆炸事故的技術(shù)措施
瓦斯爆炸事故的防治可分為預(yù)防爆炸和抑制爆炸。預(yù)防爆炸主要有:優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測，防止點火源的出現(xiàn)等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內(nèi)，從而減少人員傷亡和災(zāi)害事故所造成的損失。
2.1瓦斯爆炸事故的預(yù)防措施
2. 1 .1煤礦瓦斯抽放技術(shù)
1)我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井數(shù)的46%。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發(fā)利用瓦斯能源、保護大氣環(huán)境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發(fā)電取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
2)為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術(shù)，包括測斜、糾偏技術(shù);提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù);開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。
3)瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放等;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強力鉆機及配套機具，如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全環(huán)境得到進一步
改善。
4)利用多分支羽狀適用技術(shù)，解決低滲煤層瓦斯治理問題，以提高抽采率。
5)煤礦瓦斯治理也應(yīng)該與煤層氣產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合起來。
2.1.2礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪幢O(jiān)測技術(shù)
礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶崟r自動監(jiān)測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當發(fā)現(xiàn)瓦斯異常或有火源產(chǎn)生，立即采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。我國目前開發(fā)了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型號的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。已有多個礦井安裝了礦井安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并具有如下功能:①礦井環(huán)境和工況參數(shù)實時監(jiān)控;②主要通風(fēng)機在線監(jiān)測;③巷道火災(zāi)實時監(jiān)測;④礦井瓦斯抽放實時監(jiān)測;⑤中擊地壓實時監(jiān)測;⑥煤與瓦斯突出實時監(jiān)測;⑦煤層自然發(fā)火實時監(jiān)測;⑧瓦斯爆炸或燃燒實時監(jiān)測;⑨礦井電網(wǎng)監(jiān)測等多種功能。監(jiān)控系統(tǒng)的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平，防止了許多事故的發(fā)生。
2.1.3井下火源防治
對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應(yīng)的防治措施，除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現(xiàn)，如放炮時檢測瓦斯?jié)舛龋捎蔑L(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理，嚴格動火制度，消除引爆瓦斯的火源。
2.1.4優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)
合理可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災(zāi)害擴大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時設(shè)計，超前施工，同時投入使用。
2. 2隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，當瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預(yù)先設(shè)置的裝置可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
1)被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便，因而得到了廣泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有適應(yīng)性強，安裝、拆卸和移動方便的特點。
2)自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發(fā)生時探測爆炸波，及時將預(yù)先放置的水、巖粉、N2 . CO2等噴灑到巷道中，從而達到抑制爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康摹Ｈ鏩GB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑，能將爆炸限制在距爆源40-60m之內(nèi);YBW-1型無電源觸發(fā)式抑爆裝置，適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產(chǎn)氣式抑爆裝置采用實時產(chǎn)氣原理，當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時，觸發(fā)氣體發(fā)生器快速產(chǎn)生的高壓氣體噴灑消焰劑，抑制火焰的傳播。
關(guān)鍵詞:瓦斯爆炸;原因分析;控制措施;發(fā)展趨勢
在煤炭開采過程中，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災(zāi)、透水、頂板冒落等多種災(zāi)害事故時有發(fā)生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統(tǒng)計中來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災(zāi)害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制訂防治對策，顯得特別重要。
1瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特點
根據(jù)多年對煤礦瓦斯爆炸事故統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)有如下一些特點:①瓦斯爆炸多為大事故;②事故地點多發(fā)生在采煤與掘進工作面;③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大;④多為火花引爆;⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發(fā)生;⑥瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦;⑦基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故多發(fā)。
1.2事故原因分析
煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故與許多因素有關(guān)，但總的來說，主要與自然因素、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關(guān)，發(fā)生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導(dǎo)致的。
1.2.1煤礦開采條件差
我國煤礦井下開采條件普遍較差，據(jù)統(tǒng)計，2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定，其中高瓦斯礦井160處，低瓦斯礦井298處，煤與瓦斯突出礦井122處;有自然發(fā)火礦井372處，占64%，有煤塵爆炸危險礦井427處，占73.6%。
1.2.2瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點風(fēng)量不足，而引起瓦斯積聚;有9起主要是因局部通風(fēng)機安裝位置不當、風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點或脫落引起供風(fēng)點有效風(fēng)量不足，而造成瓦斯積聚;有2起事故主要是因停電停風(fēng)而引起瓦斯積聚;有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
1.2.3引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有:爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮產(chǎn)生的火花引爆的;有15起事故是由電器設(shè)備及電源線電火花引爆的。
1.2.4裝備不足、管理不落實
礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”方針未得到完全落實。如2005年發(fā)生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井沒有安裝瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)或運行不正常，有的礦井雖安裝有監(jiān)控系統(tǒng)，但因傳感器數(shù)量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數(shù)據(jù)等問題，不能有效發(fā)揮其應(yīng)有的作用。此外鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統(tǒng)或抽放系統(tǒng)不能有效運行，監(jiān)控系統(tǒng)也不能有效發(fā)揮作用。如內(nèi)蒙古烏海市烏達區(qū)巴音賽煤焦有限責(zé)任公司某井雖安裝了瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，但在其實際開采區(qū)域卻并沒有瓦斯傳感器，而造成特大瓦斯事故的發(fā)生，死亡16人。
1.2.5管理水平低
許多事故分析發(fā)現(xiàn)，違章操作或管理不當而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產(chǎn)非常重要。
1.2.6企業(yè)技術(shù)管理薄弱
一些煤礦企業(yè)由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風(fēng)系統(tǒng)不完善，此外，作業(yè)規(guī)程編制不符合實際，針對性不強，給安全生產(chǎn)帶來了嚴重隱患。
2控制瓦斯爆炸事故的技術(shù)措施
瓦斯爆炸事故的防治可分為預(yù)防爆炸和抑制爆炸。預(yù)防爆炸主要有:優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測，防止點火源的出現(xiàn)等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內(nèi)，從而減少人員傷亡和災(zāi)害事故所造成的損失。
2.1瓦斯爆炸事故的預(yù)防措施
2.1.1煤礦瓦斯抽放技術(shù)
1)我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井數(shù)的46%。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發(fā)利用瓦斯能源、保護大氣環(huán)境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發(fā)電取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
2)為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術(shù)，包括測斜、糾偏技術(shù);提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù);開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。
3)瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放等;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強力鉆機及配套機具，如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全環(huán)境得到進一步
改善。
4)利用多分支羽狀適用技術(shù)，解決低滲煤層瓦斯治理問題，以提高抽采率。
5)煤礦瓦斯治理也應(yīng)該與煤層氣產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合起來。
2.1.2礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪幢O(jiān)測技術(shù)
礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶崟r自動監(jiān)測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當發(fā)現(xiàn)瓦斯異常或有火源產(chǎn)生，立即采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。我國目前開發(fā)了KJ90.KJ92.KJ94.KJ95.KJ73.KJ66等型號的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。已有多個礦井安裝了礦井安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并具有如下功能:①礦井環(huán)境和工況參數(shù)實時監(jiān)控;②主要通風(fēng)機在線監(jiān)測;③巷道火災(zāi)實時監(jiān)測;④礦井瓦斯抽放實時監(jiān)測;⑤中擊地壓實時監(jiān)測;⑥煤與瓦斯突出實時監(jiān)測;⑦煤層自然發(fā)火實時監(jiān)測;⑧瓦斯爆炸或燃燒實時監(jiān)測;⑨礦井電網(wǎng)監(jiān)測等多種功能。監(jiān)控系統(tǒng)的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平，防止了許多事故的發(fā)生。
2.1.3井下火源防治
對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應(yīng)的防治措施，除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現(xiàn)，如放炮時檢測瓦斯?jié)舛龋捎蔑L(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理，嚴格動火制度，消除引爆瓦斯的火源。
2.1.4優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)
合理可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災(zāi)害擴大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時設(shè)計，超前施工，同時投入使用。
2.2隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，當瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預(yù)先設(shè)置的裝置可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
1)被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便，因而得到了廣泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有適應(yīng)性強，安裝、拆卸和移動方便的特點。
2)自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發(fā)生時探測爆炸波，及時將預(yù)先放置的水、巖粉、N2.CO2等噴灑到巷道中，從而達到抑制爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康摹Ｈ鏩GB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑，能將爆炸限制在距爆源40-60m之內(nèi);YBW-1型無電源觸發(fā)式抑爆裝置，適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產(chǎn)氣式抑爆裝置采用實時產(chǎn)氣原理，當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時，觸發(fā)氣體發(fā)生器快速產(chǎn)生的高壓氣體噴灑消焰劑，抑制火焰的傳播。
一、瓦斯的生成及涌出形式
1.瓦斯的生成
煤是由古代的植物變質(zhì)生成的，在形成煤的過程中，也產(chǎn)生了很多種有害氣體，這些氣體同煤層一起被封閉埋藏在地下。隨著采礦深入地下和生產(chǎn)活動，被封閉在地下的瓦斯也隨之涌出，和礦井氣體中的沼氣、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、二氧化硫及二氧化氮等混在一起，統(tǒng)稱為礦井瓦斯，但是最常見、含量最大的是沼氣，一般所講的礦井瓦斯主要是指沼氣。
2.瓦斯的存在狀態(tài)
沼氣以吸附和游離兩種狀態(tài)存在于煤層，以游離狀態(tài)存在于圍巖中。吸附沼氣量的多少取決于煤體內(nèi)的沼氣壓力、溫度和煤質(zhì)。煤體中的游離沼氣和吸附沼氣在一定條件下處于動平衡狀態(tài)，井下煤層開采時，受采動影響，卸壓范圍內(nèi)的游離沼氣首先涌出，同時一部分吸附沼氣解吸轉(zhuǎn)化為游離沼氣，并涌入采掘空間。
3.瓦斯的涌出形式
瓦斯的涌出形式一般有 3 種，即瓦斯一般涌出、瓦斯噴出、煤與瓦斯突出。
一般涌出最常見，是指井下開采過程中通過煤層或巖層表面中的微小孔隙中緩慢地釋放出來的瓦斯。這種涌出形式范圍廣泛，井下隨時隨地發(fā)生。
瓦斯噴出是指大量瓦斯突然噴出的現(xiàn)象，噴出時間可長可短。隨著煤礦開采深度加深，瓦斯瞬間釋放的能量也會隨之加大。
煤與瓦斯突出是在礦山壓力和瓦斯壓力的綜合作用下，在很短時間內(nèi)，煤和瓦斯突然大量噴出，不但瓦斯危害人們健康，而且突出的煤炭會沖垮和堵塞巷道，因此危害性極大。
二、瓦斯的性質(zhì)
礦井瓦斯主要是沼氣，化學(xué)名稱叫“甲烷”，它是碳和氫化合生成的一種氣體，化學(xué)符號為 CH4。礦井瓦斯的主要特性是無色、無味、無毒、無臭，比空氣輕，微溶于水，有很強的擴散性，具有燃燒和爆炸性，所以是煤礦井下主要的自燃性災(zāi)害。因為瓦斯沒有顏色和特殊氣味，所以就看不見、摸不著，鼻子也聞不出來，只有憑借瓦斯檢查儀器才能發(fā)現(xiàn)，因此更增加了它的危險性。
三、瓦斯爆炸的危害
高溫。瞬時高溫可達1850～2650℃。
高壓。瓦斯爆炸后壓力可達911.7kPa(9個大氣壓)左右。
沖擊波。爆炸時產(chǎn)生的高溫高壓可促使爆炸源附近的氣體和爆炸火焰以極高的速度（每秒幾百米甚至數(shù)千米）向外沖擊而形成沖擊波。沖擊波通常出現(xiàn)兩種情況：
正向沖擊：由爆炸點向四周擴散，在所經(jīng)過的地方形成的沖擊，稱為正向沖擊。
反向沖擊：由于爆炸生成物冷卻，水蒸氣很快凝結(jié)，在爆炸地點形成空氣稀薄的低壓區(qū)，而引起因爆炸沖擊的氣體連同爆源的氣體又以高速度返回爆源地形成的沖擊，稱為反向沖擊。
（4）有害氣體。瓦斯爆炸后產(chǎn)生的大量有害氣體，使氧氣濃度降低。出現(xiàn)大量的CO，如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量將更大，這是造成人員傷亡的主要原因。
四、瓦斯爆炸的預(yù)防和控制
1.控制井下瓦斯的濃度
（1）建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)，稀釋井下空間的瓦斯?jié)舛?/p>
通風(fēng)是排放瓦斯最主要的手段。做好通風(fēng)安全技術(shù)管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，所有礦井都必須要建立安全可靠的、獨立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，能夠保證井下所有工作地點有足夠多的風(fēng)量將井下涌出的瓦斯及時沖淡并排出井外，避免瓦斯聚集，所以建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
（2）搞好瓦斯抽放，降低煤層瓦斯涌出量
抽放瓦斯是防止瓦斯聚集的有效措施。隨著煤礦開采不斷加深，瓦斯涌出量變得越來越大，通風(fēng)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，通過通風(fēng)的方法來使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規(guī)程要求范圍內(nèi)。實行瓦斯抽放是控制采掘空間瓦斯?jié)舛龋瑴p少瓦斯聚集，也防止煤與瓦斯突出的根本措施，同時還減少瓦斯對大氣的污染和增加資源與能源。
（3）加強瓦斯日常管理
加強瓦斯日常管理是煤礦安全工作的重要組成部分。瓦斯日常管理就是建立巡回檢查瓦斯制度，就是要瓦檢員不間斷地下井檢查通風(fēng)情況和瓦斯的濃度，當發(fā)現(xiàn)局部積聚瓦斯問題時，要即時處理。對于突出礦井，還應(yīng)做好瓦斯突出預(yù)測工作。瓦斯日常管理是預(yù)防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。
（4）建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)和瓦斯爆炸阻爆系統(tǒng)
建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)測瓦斯，及時掌握瓦斯?jié)舛鹊淖兓瑫r也可能為事故應(yīng)急救援決策和事故調(diào)查提供參考依據(jù)。在井下安裝瓦斯監(jiān)控儀器，對井下主要巷道瓦斯的異常情況實行連續(xù)監(jiān)控，能夠達到預(yù)防和控制瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
建立瓦斯爆炸的阻爆系統(tǒng)，通過傳感器感應(yīng)到爆炸沖擊波或爆炸溫度，然后把信號傳輸?shù)阶璞b置上，通過單片機動作啟動阻爆裝置，達到阻爆效果。
2.防止瓦斯爆炸事故范圍擴大
如果并下局部地區(qū)一旦發(fā)生瓦斯爆炸，就應(yīng)使其波及范圍盡可能縮小，不致引起全礦井的瓦斯爆炸。為此，平時要做好下工作：（1）每一生產(chǎn)水平、每一采區(qū)都要布置單獨的口風(fēng)道，實行分區(qū)通風(fēng)。（2）通風(fēng)系統(tǒng)力求簡單，總進風(fēng)道與總回風(fēng)道布置間距不得太近，以防發(fā)生爆炸時使風(fēng)流短路。報廢的巷道應(yīng)及時封閉。（3）裝有主要扇風(fēng)機或分區(qū)扇風(fēng)機的出風(fēng)井，必須安裝防爆門，以防發(fā)生爆炸時扇風(fēng)機被摧毀，造成救災(zāi)和恢復(fù)生產(chǎn)的困難。（4）礦井主要扇風(fēng)機必須裝有反風(fēng)裝置，要能在10分鐘內(nèi)改變礦井風(fēng)流的方向。（5）在連接礦井的兩翼、相鄰的采區(qū)、相鄰的煤層和采掘工作面等處的巷道中，設(shè)置“隔爆水棚”或“巖粉棚”，水幕或撤布巖粉，以阻止爆炸火焰的傳播。（6）編制周密的礦井災(zāi)害預(yù)防和瓦斯爆炸事故處理計劃。
參考文獻：
[1]童宇,劉天生.淺談煤礦瓦斯爆炸特點及預(yù)防[J].科技信息,2009,(02).
[2]李子文,盧守青. 煤礦瓦斯爆炸原因分析及防治措施[J].山西焦煤科技,2009,(03) .
關(guān)鍵詞：瓦斯爆炸；機理；自由基；預(yù)防措施
中圖分類號：TD713文獻標識碼： A
引言
在以往發(fā)生的煤礦安全生產(chǎn)事故中,煤礦瓦斯事故的危害性最大。可見,要實現(xiàn)煤礦的安全、高效和可持續(xù)性生產(chǎn),防治瓦斯是煤礦地下安全開采中必須要走出的最重要的一步,所以要深刻地認識其必要性和特殊性。瓦斯治理難度不小,單方面措施難見成效,所以必須采用綜合治理的方法。一是要堅決落實和貫徹煤礦安全生產(chǎn)規(guī)定;二是要規(guī)范現(xiàn)場作業(yè)和提高操作人員的煤炭安全生產(chǎn)意識;三是要建立科學(xué)有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和健全現(xiàn)場監(jiān)督體制,鍥而不舍地打好煤礦瓦斯治理攻堅戰(zhàn)。
一、瓦斯治理目標
礦井并不是對瓦斯盲目的進行治理,而是要嚴格執(zhí)行礦井所下達的既定目標,并按一定的步驟進行。
1、布署多方位瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控設(shè)施,建立系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò);建立系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)對防治瓦斯事故是十分必要的,為實現(xiàn)現(xiàn)代化礦井瓦斯遠程監(jiān)控,應(yīng)以計算機技術(shù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)數(shù)字化遠程監(jiān)控,以達到礦井安全生產(chǎn)的目的;
2、制定現(xiàn)場規(guī)范作業(yè)標準,嚴防人為因素引起瓦斯事故;礦井安全生產(chǎn)關(guān)系到該煤礦的可持續(xù)發(fā)展,只有堅決落實煤礦的現(xiàn)場規(guī)范作業(yè)條例,才能從源頭上杜絕人為事故的發(fā)生。
3、合理采取瓦斯防治措施,減少瓦斯事故的發(fā)生。眾所周知,瓦斯爆炸存在三個必要條件,即氧氣濃度、瓦斯?jié)舛纫约盎鹪?一切的瓦斯防治措施都應(yīng)該從這三個必要條件著手,但最主要還是從后兩都入手。
二、煤礦瓦斯爆炸機理
1、瓦斯爆炸的基本概念
瓦斯爆炸是指甲烷在與空氣混合之后，在一定的條件下遇高溫?zé)嵩窗l(fā)生的一系列劇烈的連鎖反應(yīng)，同時伴有高溫高壓的現(xiàn)象。在瓦斯爆炸過程中，火焰從火源占據(jù)的空間不斷地傳播到爆炸性混合氣體所在的整個空間，其最終化學(xué)反應(yīng)式如下：
2、鏈式反應(yīng)與鏈載體
鏈式反應(yīng)也稱作連鎖反應(yīng)，是化學(xué)動力學(xué)中一類特殊的反應(yīng)。一旦使用某種方式引發(fā)該反應(yīng)，便能相繼發(fā)生一系列連續(xù)反應(yīng)，使反應(yīng)自動發(fā)展下去。在這些反應(yīng)中存在自由原子或自由基，即鏈載體，鏈載體的化學(xué)活性特別強，能與反應(yīng)體系內(nèi)的穩(wěn)定分子進行反應(yīng)成為反應(yīng)中心。一方面使穩(wěn)定分子的化學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，另一方面舊鏈載體消亡而生成新的鏈載體，新的鏈載體又迅速參與反應(yīng)，如此延續(xù)下去而形成一系列的連鎖反應(yīng)。只要鏈載體不消失，反應(yīng)就能一直進行下去。任何鏈反應(yīng)都是由鏈引發(fā)、鏈傳遞、鏈終止三個步驟組成。
3、瓦斯爆炸反應(yīng)簡化機理
甲烷是瓦斯的主要成分，瓦斯爆炸是一種劇烈而迅速的分支鏈反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)過程十分復(fù)雜。在鏈反應(yīng)的幾個步驟中，鏈的開始必須要受到外界能量的激發(fā)（可以是熱能、光能、電磁場能等）才能進行，而對于后幾個步驟，則一旦鏈開始以后就能很容易進行。在室溫下，如果沒有點火源，即使甲烷和空氣的混合物能發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)量也是極其微小的，不會發(fā)展成燃燒；一旦存在點火源，火源周圍的反應(yīng)量就會大大地增加，當達到甲烷爆炸濃度時就可能發(fā)生較高溫度的爆炸。
三、瓦斯爆炸的條件
瓦斯是一種能夠燃燒或爆炸的氣體，當同時具備以下三個基本條件時，就會發(fā)生爆炸，這三個條件缺一不可。
1、瓦斯積聚，甲烷與空氣混合氣體中，甲烷體積分數(shù)為5%-15%。5%是瓦斯爆炸下限即最低瓦斯爆炸濃度；15%是瓦斯爆炸上限即最高瓦斯爆炸濃度。當瓦斯?jié)舛忍幵谙孪抟韵聲r，不會發(fā)生瓦斯爆炸，只會發(fā)生燃燒；當瓦斯?jié)舛雀哂谏舷迺r，也不會發(fā)生瓦斯爆炸，而只能在混合氣體與新鮮空氣的接觸面上發(fā)生燃燒。當甲烷在混合氣體中的濃度為9.5%時，爆炸最強烈。通常情況下，礦井瓦斯抽采措施落實不到位、礦井通風(fēng)管理不善、通風(fēng)系統(tǒng)不合理是礦井瓦斯積聚的主要原因，從而使得瓦斯爆炸存在可能。
2、引爆火源。引火源的能量大于最小點燃能量(0.28mJ)、溫度高于最低點燃溫度（595℃），并且火源存在的時間大于瓦斯爆炸的感應(yīng)期。根據(jù)瓦斯爆炸事故分析，機電設(shè)備失爆和違章爆破是瓦斯爆炸的主要引火源。
3、氧氣濃度，氧的濃度超過失爆氧濃度（在CO2惰化下，O2濃度12%；在N2惰化下，O29%）。氧的濃度如果低于失爆氧濃度，則瓦斯就不會發(fā)生爆炸。
四、煤礦瓦斯爆炸的預(yù)防措施
前面已經(jīng)分析過瓦斯爆炸的機理，由于在鏈式反應(yīng)中自由基具有非常大的活潑性，而且是引發(fā)瓦斯爆炸的關(guān)鍵所在，因而瓦斯爆炸的預(yù)防首要的是要控制自由基的濃度，也就是要嚴格控制甲烷的濃度，使其處在爆炸濃度范圍之外。其次，由于瓦斯爆炸是一個放熱反應(yīng)，如果體系散熱情況欠佳，那么反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量就會因為不能及時散發(fā)出去而使體系溫度越來越高，高溫又促使放熱反應(yīng)速率加快，又會放出更多的熱量，最終引發(fā)瓦斯燃燒甚至爆炸。因此，預(yù)防瓦斯爆炸應(yīng)該主要從以下幾個方面著手：
1、礦井主要通風(fēng)機負責(zé)巷道內(nèi)的通風(fēng)工作,為有效的排放瓦斯,在其停止工作之前,應(yīng)預(yù)先切斷礦井井巷內(nèi)其他導(dǎo)體電源,警戒其他人員勿進入該區(qū)域。在有排放瓦斯的需求時,應(yīng)預(yù)先做好瓦斯排放相關(guān)報告并制定相應(yīng)措施,按一定的規(guī)程報煤礦安全生產(chǎn)主要負責(zé)人審批。
2、瓦斯安檢人員應(yīng)負責(zé)送電區(qū)域的安全檢查,一般來說是在井下中央變、配電所送電之前的情況下進行,檢查的主要內(nèi)容為該區(qū)域的瓦斯?jié)舛?只有當瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%的情況下,才可以通知變、配電所負責(zé)人送電,以防止電火花引起瓦斯爆炸的情況發(fā)生。
3、瓦斯安檢人員也有責(zé)任對停風(fēng)區(qū)的二氧化碳和瓦斯?jié)舛冗M行抽檢,當通風(fēng)機因某方面的原因停止工作時,在任何情況下這個步驟都是不可或缺的,瓦斯安檢人員應(yīng)該在有人陪同的情況下記錄瓦斯的濃度,這一過程是由巷道外部向深部進行的,若瓦斯?jié)舛瘸^一定范圍,檢測人員應(yīng)立刻退出該區(qū)域并向上級反應(yīng)情況。
4、嚴格井下爆破管理，堅決執(zhí)行“一炮三檢”制度。井下電氣設(shè)備選用必須符合《規(guī)程》的要求，未經(jīng)防爆性能檢查不能下井，使用中應(yīng)特別注意電火花的產(chǎn)生。嚴格井下火源管理，避免產(chǎn)生撞擊、摩擦火花等以防止引燃瓦斯。
5、在所有運輸巷和回風(fēng)巷中撒布巖粉，在井下采用各種被動式隔爆技術(shù)和自動隔爆技術(shù)等防止瓦斯爆炸范圍的擴大。加強火區(qū)管理，防止火災(zāi)，瓦斯和煤塵爆炸。
6、停風(fēng)區(qū)域內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊陀?.0%(含1.0%),以及二氧化碳濃度低于1.5%(含1.5%),瓦斯安檢人員可按照規(guī)定直接排放瓦斯,但要確保通風(fēng)機和電源控制附近風(fēng)流的瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%。
7、若上述區(qū)域瓦斯?jié)舛瘸^1%但又低于或是3.0%,或是在下列一種情況,二氧化碳濃度超過1.5%而又低于3.0%,這時安檢人員不能私自做出決定,必須上報給主管通風(fēng)安全的領(lǐng)導(dǎo),在領(lǐng)導(dǎo)做出合理批示后,方可進行下一步的操作。
8、當兩者的檢測濃度超過3.0%時,這時候又不同于4)和5)中的處理方式,瓦斯安檢人員必須向總調(diào)度室工作人員匯報并隨時做好工作準備。
9、在礦井生產(chǎn)區(qū)域內(nèi),若積聚的瓦斯?jié)舛却笥?.0%且體積大于0.5m3時,瓦斯安檢人員應(yīng)提高警惕,且有義務(wù)對該區(qū)域進行應(yīng)急處理,若還是不能及時解決,立即向上級負責(zé)人反映情況,由分管瓦斯處理負責(zé)人牽頭,并指定專人技術(shù)處理。
10、采取濃度稀釋的方法排放瓦斯,即將待排放的瓦斯風(fēng)流和外部風(fēng)流充分混合(規(guī)定混合瓦斯?jié)舛炔坏贸^1.5%,且要求外部風(fēng)流低于2%),然后排出,在對此操作,應(yīng)撤消無關(guān)工作人員,斷開沿路電源,并在此區(qū)域設(shè)警戒線。
結(jié)束語
瓦斯防治是礦井安全生產(chǎn)的重中之重,根據(jù)國家“十二五”要求,煤炭企業(yè)要認真地貫徹國務(wù)院提出的關(guān)于安全生產(chǎn)的每一項重要決議,扎實地落實煤礦瓦斯防治具體措施,以改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)為基點,以加強監(jiān)督管理為手段,以提高從業(yè)人員安全素養(yǎng)為輔助,從多方位、多因素、多系統(tǒng)實現(xiàn)關(guān)于瓦斯綜合治理這一目標。
參考文獻
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