煤礦瓦斯爆炸事故原因分析及對(duì)策

張永剛

（霍州煤電集團(tuán)宏昌煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 安澤 033102）

瓦斯爆炸是煤礦特有的極其嚴(yán)重的一種災(zāi)害。一旦發(fā)生，不僅能夠造成大量人員傷亡，而且會(huì)嚴(yán)重摧毀井下設(shè)施，中斷生產(chǎn)，有時(shí)候還會(huì)引起瓦斯連續(xù)多次爆炸、井巷垮塌、頂板冒落和井下火災(zāi)等二次災(zāi)害，從而加重事故的災(zāi)害程度。根據(jù)我國煤礦歷年的事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在煤礦重特大事故中，瓦斯事故居首位。建國以來，我國煤礦共發(fā)生一次100人以上的重特大爆炸事故就有22起，其中17起事故是瓦斯爆炸事故，約占77.3%。因此瓦斯爆炸事故給我國煤礦安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的威脅，如何控制和防止瓦斯爆炸事故是搞好當(dāng)前煤礦安全的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1 瓦斯爆炸的基本條件

瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備3個(gè)基本條件，一是瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為5%～16%；二是有足夠能量的點(diǎn)火源；三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12%。3個(gè)條件缺少其中任何一個(gè)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?。引起瓦斯爆炸的瓦斯?jié)舛仁怯蟹秶?，凡是濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物與點(diǎn)火源接觸時(shí)都不會(huì)引起火焰自行傳播。瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r(shí)，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；相反瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄉ舷迺r(shí)，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。

1.2 氧氣的濃度

氧氣的濃度必須達(dá)到12%以上,否則井下瓦斯爆炸反應(yīng)不能夠持續(xù)進(jìn)行。在井下的封閉區(qū)域、采空區(qū)內(nèi)及其他裂隙處由于有氧氣消耗或沒有供氧，可能會(huì)出現(xiàn)氧濃度低于12%的可能性外，其他巷道和工作面等一般氧氣濃度都會(huì)高于12%。

1.3 火源

火源是引起礦井瓦斯爆炸事故的必備條件之一?；鹪纯梢苑譃槿趸鹪春蛷?qiáng)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(qiáng)火源會(huì)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(dá)到足夠的能量,即溫度一般不低于650℃、能量一般大于0.28m J和持續(xù)時(shí)間大于爆炸感應(yīng)期，這個(gè)條件通常很容易滿足的。在煤礦開采中，對(duì)一些不可避免的火源要采取措施，使其成為不能滿足點(diǎn)燃瓦斯的點(diǎn)火源。

2 引起瓦斯爆炸的主要原因

2.1 思想因素分析

引起瓦斯爆炸事故的根源在于思想上認(rèn)識(shí)不足，沒有真正樹立安全第一的思想[1]，特別是在近兩年煤炭行情利好的情況下，許多煤炭企業(yè)一味的擴(kuò)大生產(chǎn)能力，增加煤炭產(chǎn)量，而不能夠正確處理安全與生產(chǎn)，安全與效益的關(guān)系?！鞍踩谝弧钡挠^念淡化，是當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的最大隱患。

2.2 技術(shù)因素分析

隨著以高產(chǎn)高效為基本特征的集約化生產(chǎn)技術(shù)的采用，已有的瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)及裝備已經(jīng)不能有效地控制礦井重大瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生[2]。主要原因：①瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)分散，沒有形成完整系統(tǒng)的體系；②瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)缺乏相應(yīng)的裝備支撐；③還有很多需要解決的共性關(guān)鍵技術(shù)問題，特別是運(yùn)用于集約化生產(chǎn)技術(shù)條件下的共性關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.3 管理因素分析

煤礦的安全管理方式滯后，“三違”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。瓦斯爆炸事故的發(fā)生與安全管理方式有一定的直接關(guān)系，對(duì)瓦斯的管理很多情況下往往是靠人的主觀和經(jīng)驗(yàn)。隨著煤礦開采深度的不斷增加，瓦斯地質(zhì)條件越來越復(fù)雜多變，再加上這種傳統(tǒng)的安全管理方式受到人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和責(zé)任心的限制，所以管理因素也是瓦斯事故多發(fā)的原因之一。

2.4 安全投入因素分析

安全投入對(duì)搞好煤礦安全來說是至關(guān)重要的。在前幾年，由于煤礦的經(jīng)濟(jì)效益不好，在煤礦職工的生活都很難維持的情況下，許多煤礦企業(yè)降低了安全投入，安全欠賬較多。許多礦存在不同程度的通風(fēng)系統(tǒng)及配套設(shè)施不完善、“一通三防”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不完善和設(shè)備設(shè)施老化等問題。以1999年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，全國大中型煤礦中只有191座有安全科研投入，僅占大中型煤礦總數(shù)的36.77%，安全科研投入總計(jì)5 878萬元，平均每礦10萬元左右。美國2002年職業(yè)安全健康監(jiān)察局經(jīng)費(fèi)預(yù)算總額為4.26億美元，礦山安全健康監(jiān)察局為2.46億美元。合計(jì)6.72億美元，我國在這方面的經(jīng)費(fèi)預(yù)算無法相比，如2002年我國煤礦安全監(jiān)察局的經(jīng)費(fèi)預(yù)算僅是美國的1/60，而煤礦數(shù)量約是美國的300倍[3]。近兩年煤礦效益好轉(zhuǎn)的情況下，許多企業(yè)只注重生產(chǎn)投入，安全投入仍然存在嚴(yán)重不足，安全生產(chǎn)條件沒有得到明顯改善。

2.5 自然因素分析

進(jìn)入20世紀(jì)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(yán)重。同時(shí)由于開采深度的加大，使得現(xiàn)有的部分瓦斯治理理論不再能夠適應(yīng)新的生產(chǎn)條件。以上兩方面原因使得瓦斯的治理難度增加。

3 防止瓦斯爆炸基本措施

從瓦斯爆炸條件看，氧氣的濃度是引起瓦斯爆炸的因素之一，但在煤礦井下一般不存在氧氣濃度低于12%的情況。因此，搞好瓦斯爆炸的防治措施體現(xiàn)在兩個(gè)方面：嚴(yán)格控制礦井各區(qū)域的瓦斯?jié)舛?、杜絕火源和演習(xí)預(yù)案。

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(dú)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(diǎn)有足夠多的風(fēng)量將井下涌出的瓦斯及時(shí)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。平頂山煤業(yè)集團(tuán)十礦通過對(duì)戊9-10-21170工作面通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，建立了合理的通風(fēng)方式，提高了回風(fēng)流瓦斯?jié)舛群捅苊饬斯ぷ髅嫔嫌缃峭咚钩?，見?。

表1 平頂山煤業(yè)集團(tuán)十礦戊9-10-21170工作面通風(fēng)改造前后效果對(duì)比

3.1.2 搞好瓦斯抽放，降低煤層瓦斯涌出量

土壤改良措施：采用物理、化學(xué)、生物的方法對(duì)土地備耕后的種植條溝、表土與深層土壤進(jìn)行基質(zhì)改良，改良深度為20cm，撒施酸堿中和劑、土壤改良復(fù)合基質(zhì)、微生物菌劑等土壤改良物質(zhì)，實(shí)施土壤改良過程前期酸化預(yù)測(cè)與土壤改良過程中的全過程酸化控制，全過程營造有益微生物生長的適宜環(huán)境，切斷產(chǎn)酸微生物的生長繁育途徑，引入與培育有益微生物，通過有益微生物的作用持續(xù)改良土壤。一般而言，對(duì)于土壤pH值在2.5～3.5之間的情況，改良材料的用量如下：酸堿中和劑80t/萬m2，土壤改良復(fù)合基質(zhì)160t/萬m2，微生物菌劑2g/m2，無機(jī)肥10t/萬m2。

抽放瓦斯是防止瓦斯集聚的有效措施[5]。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(jì)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。實(shí)行瓦斯抽放是控制采掘空間瓦斯?jié)舛?、減少瓦斯積聚、也防止煤與瓦斯突出的根本措施，同時(shí)還減少瓦斯對(duì)大氣的污染和增加資源與能源。但由于我國普遍屬于低滲透煤層，致使瓦斯預(yù)抽難以實(shí)施，效果甚差。平頂山煤業(yè)集團(tuán)十礦戊10-20120工作面和戊9-10-20190工作面積極運(yùn)用瓦斯抽放技術(shù)，抽放后煤層瓦斯壓力和瓦斯涌出量得到明顯降低（見表2），較好地控制了瓦斯超限的可能性。

3.1.3 加強(qiáng)瓦斯日常管理

表2 平頂山煤業(yè)集團(tuán)十礦瓦斯抽放技術(shù)效果

加強(qiáng)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(dāng)發(fā)現(xiàn)局部積聚瓦斯問題時(shí)，要即時(shí)處理。因此，瓦檢員在井下工作時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行煤礦安全規(guī)程，嚴(yán)禁空班漏檢情況發(fā)生?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，所有采掘工作面，瓦斯?jié)舛鹊臋z查次數(shù)：低瓦斯礦井中每班至少檢查2次；高瓦斯礦井中每班至少檢查3次；有煤（巖）與瓦斯（CO2）突出危險(xiǎn)的采掘工作面，瓦斯涌出量較大、變化異常的個(gè)別采掘工作面，都必須有專人檢查瓦斯或CO2，并安設(shè)瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警斷電裝置。對(duì)于突出礦井，還應(yīng)做好瓦斯突出預(yù)測(cè)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(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯超限

建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)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(cè)瓦斯，及時(shí)掌握瓦斯?jié)舛鹊淖兓?，同時(shí)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)。人對(duì)瓦斯的監(jiān)測(cè)是一個(gè)間斷性的過程，有其必然的缺點(diǎn)，而事故發(fā)生的特點(diǎn)是一個(gè)隨機(jī)性與偶然性相結(jié)合的統(tǒng)一體，這就決定了單純依靠人來管理瓦斯，顯然不能夠達(dá)到控制瓦斯?jié)舛鹊哪康摹５捎谕咚贡O(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控瓦斯的優(yōu)點(diǎn)，所以瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的建立能夠達(dá)到隨時(shí)監(jiān)控瓦斯的目的。在井下安裝瓦斯監(jiān)控儀器，對(duì)井下主要巷道瓦斯的異常情況實(shí)行連續(xù)監(jiān)控，能夠達(dá)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的一個(gè)基本條件。要認(rèn)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(yán)格管理和限制生產(chǎn)中可能發(fā)生的火源、熱源。嚴(yán)禁井下使用架線電機(jī)車，在生產(chǎn)中采掘分開供電、三專兩閉鎖、雙風(fēng)機(jī)雙電源等措施限制火源的發(fā)生。

3.3 演練瓦斯爆炸預(yù)案

演練預(yù)案對(duì)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(dāng)在“防救結(jié)合，預(yù)防為主”方針指導(dǎo)下，認(rèn)真制定瓦斯爆炸事故專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，并對(duì)其預(yù)案進(jìn)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，而且還能夠在演習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)瓦斯爆炸防治措施的不足，從而完善瓦斯爆炸措施，盡量避免瓦斯爆炸事故發(fā)生的可能性。

4 結(jié)束語

預(yù)防煤礦瓦斯爆炸是一個(gè)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(rèn)真貫徹“先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”十二字方針，文章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(dá)到本質(zhì)安全化。參考文獻(xiàn)：

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