煤礦瓦斯爆炸原因分析與防治

鐘元華　孫繼宏

摘 要：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。不論是事故的預(yù)防還是對事故進(jìn)行處理，都需要了解和研究。文章從分析煤礦發(fā)生瓦斯爆炸災(zāi)害事故的原因及特點(diǎn)著手，介紹了預(yù)防和控制瓦斯爆炸事故的措施，說明瓦斯爆炸事故的防治必須放在安全工作的首位，才能使瓦斯爆炸事故及其它災(zāi)害事故大幅度減少。

關(guān)鍵詞：瓦斯爆炸；原因分析；防治措施；二次災(zāi)害

中圖分類號(hào)：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）11-0172-02

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(shí)有發(fā)生。在這些事故中瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統(tǒng)計(jì)中來看，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故的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，制定防治對策，顯得特別重要。

1 煤礦瓦斯及其性質(zhì)

1.1 瓦斯的概念

瓦斯是指井下以甲烷為主要成分的有毒、有害氣體的總稱，有時(shí)亦單獨(dú)指甲烷。

1.2 瓦斯的性質(zhì)

①瓦斯是一種無色，無味，無臭的氣體。要檢查空氣中是否還有瓦斯及其濃度，僅靠人的感官檢查是不行的，必須使用專用的瓦斯檢查儀才能檢測出來。

②瓦斯比空氣輕，對空氣的相對密度為0.554。在風(fēng)速低的情況下它會(huì)積聚在巷道頂部，冒落空洞和上山迎頭等處，因此必須加強(qiáng)這些部位的瓦斯檢查和處理。

③瓦斯有很強(qiáng)的擴(kuò)散性。一處有瓦斯涌出，就能擴(kuò)散到巷道附近。這樣，既增加了檢查瓦斯涌出源的難度，也使瓦斯的危害范圍擴(kuò)大。

④瓦斯的滲透性很強(qiáng)。在一定瓦斯壓力和低壓的共同作用下，瓦斯能從煤巖中向采掘空間涌出，甚至噴出或突出。利用這個(gè)特性向煤層中打鉆抽放瓦斯，可降低煤層瓦斯賦存量并變害為利，開發(fā)利用。

⑤煤礦瓦斯具有燃燒性和爆炸性。當(dāng)瓦斯與空氣混合到一定濃度時(shí)，遇到引爆熱源就能引起燃燒或爆炸，嚴(yán)重影響或威脅礦井安全生產(chǎn)，一旦形成災(zāi)害事故，常會(huì)給國家財(cái)產(chǎn)和職工生命健康造成巨大損失。

⑥當(dāng)井下空氣中瓦斯?jié)舛容^高時(shí)，會(huì)相對降低空氣中

的氧氣濃度而使人窒息死亡

2 煤礦瓦斯爆炸的條件、特點(diǎn)及其危害

2.1 瓦斯爆炸的條件

2.1.1 瓦斯?jié)舛?/p>

瓦斯與空氣混合。按體積計(jì)算瓦斯?jié)舛冗_(dá)5%～16%時(shí)具有爆炸性。瓦斯爆炸界限并不是固定不變的。如有別的可燃性氣體或煤塵混入，或溫度，壓力增加后，瓦斯爆炸界限就會(huì)擴(kuò)大，瓦斯?jié)舛炔坏?%也可能發(fā)生爆炸，超過16%更會(huì)爆炸。惰性氣體（如二氧化碳或氮?dú)猓┗烊牒?，可是瓦斯爆炸的界限縮小，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5%也可不爆炸，不到16%即失去爆炸性。如混入的惰性氣體量很大，則可使瓦斯與空氣的混合氣體失去爆炸性。

2.1.2 點(diǎn)燃瓦斯的火源

引爆火源溫度為650～750 ℃且火源存在時(shí)間大于瓦斯爆炸感應(yīng)器。井下煤炭自燃，明火，電器火花，架線機(jī)車火花，吸煙及摩擦，撞擊和爆破產(chǎn)生的火花都可以點(diǎn)燃瓦斯在井下防止各種火源的出現(xiàn)，對防止瓦斯爆炸是十分重要的。比如任何人都應(yīng)自覺的不把火種帶到井下，不在井下抽煙，不隨意打開礦燈。

2.1.3 空氣中的氧氣含量

在空氣與瓦斯混合氣體中，如果氧氣含量低于12%，混合氣體就會(huì)失去爆炸性。在正常生產(chǎn)礦井中，不可能采用降低空氣中氧氣含量的辦法來防止瓦斯爆炸。對于已封閉的火區(qū)或正在處理中的火區(qū)，尤其是對高瓦斯礦井的火區(qū)，可以采取注入惰性氣體，降低氧氣含量的方法來防止瓦斯爆炸。瓦斯爆炸必須同時(shí)具備上列三個(gè)條件，缺一不可。

2.2 瓦斯爆炸的特點(diǎn)

根據(jù)多年對煤礦瓦斯爆炸事故統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)有如下一些特點(diǎn)：瓦斯爆炸多為大事故；事故地點(diǎn)多發(fā)生在采煤與掘進(jìn)工作面；瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大；多為火花引爆；高瓦斯礦井，低瓦斯礦井均有發(fā)生；瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦；基建，技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故多發(fā)生。

2.3 瓦斯爆炸的危害

第一，產(chǎn)生高溫高壓，造成井下物毀人亡。

第二，產(chǎn)生大量有毒有害氣體，導(dǎo)致大量人員傷亡。

第三，發(fā)生二次或多次爆炸，破壞性更加嚴(yán)重。

3 煤礦瓦斯爆炸事故原因分析

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(shí)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。

3.1 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(jì)，2000年全國國有重點(diǎn)煤礦共有580處礦井進(jìn)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(xiǎn)礦井427處，占73.6% 。

3.2 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。

3.3 裝備不足、管理不落實(shí)

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(shí)。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(yùn)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(yùn)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(dá)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(shí)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。

3.4 管理水平低

許多事故分析發(fā)現(xiàn)，違章操作或管理不當(dāng)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(shí)對于煤礦的長期安全生產(chǎn)非常重要。

3.5 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(shí)際，針對性不強(qiáng)，給安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重隱患。

3.6 非法私人小煤窯打擊力度小

雖然多年來各級政府采取各種措施不斷加大對私挖濫采的打擊力度，但因煤礦資源分布地帶復(fù)雜，區(qū)域廣，多位于無人的山區(qū)，給管理工作帶來很大難度，越界私挖濫采行為時(shí)有發(fā)生。如3月16日19時(shí)左右，瀘西縣午街鋪鎮(zhèn)酒恒村下寨子趙恒文、趙東仁、陳海燕、趙紅梅等村民15人，到石林縣圭山鎮(zhèn)普拉河村委會(huì)下部龍村附近的秧田沖非法盜采原煤，此間發(fā)生爆炸致4人當(dāng)場死亡、8人受傷。其中1名傷者在送往醫(yī)院救治過程中死亡。

4 煤礦瓦斯爆炸事故的防治措施

瓦斯爆炸前能感覺到附近空氣有顫動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生，有時(shí)還發(fā)出“咝咝”的空氣流動(dòng)的聲音。這可能是爆炸前爆源吸入大量氧氣所致，一般認(rèn)為是瓦斯爆炸前的預(yù)兆。發(fā)現(xiàn)瓦斯爆炸前的預(yù)兆，應(yīng)立即停止作業(yè)，迅速撤離，并立即向礦有關(guān)部門報(bào)告，以采取緊急措施。

4.1 防止瓦斯積聚

4.1.1 瓦斯抽放

在采煤之前，將瓦斯從煤層中抽出排放到地面作為燃料，變害為益，這是行之有效的治理瓦斯的根本措施。

4.1.2 加強(qiáng)通風(fēng)

采用機(jī)械通風(fēng)和實(shí)施分區(qū)通風(fēng)，利用新鮮空氣稀釋瓦斯，降低瓦斯?jié)舛龋⒂没仫L(fēng)流將瓦斯排出礦井。同時(shí)必須確保風(fēng)量，風(fēng)速符合規(guī)程的要求。

4.1.3 適時(shí)監(jiān)測

通過瓦斯檢查員利用瓦斯（甲烷）檢測儀檢測瓦斯?jié)舛?，或用瓦斯（甲烷）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)對礦井瓦斯進(jìn)行準(zhǔn)確，及時(shí)的監(jiān)測監(jiān)控，以便有針對性地進(jìn)行風(fēng)量分配和調(diào)節(jié)，從而可以是瓦斯積聚超限得以及時(shí)有效的處理。

4.1.4 及時(shí)處理

必須按照瓦斯排放管理制度和局部瓦斯積聚的處理方法，及時(shí)地對局部積聚的瓦斯進(jìn)行處理。

4.2 消除引爆火源

4.2.1 加強(qiáng)明火管制

①嚴(yán)禁攜帶煙草和火種下井。

②井下嚴(yán)禁使用電爐和燈泡取暖。

③井口房，瓦斯抽放泵房以及通風(fēng)機(jī)房周圍20 m內(nèi)禁止使用明火。

④井下需要進(jìn)行電焊，氣焊，或噴燈焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。

4.2.2 嚴(yán)格執(zhí)行放炮制度

①爆破工要持證上崗。

②爆破作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”的制度。

③電雷管，炸藥的使用必須符合規(guī)程的規(guī)定。

④堅(jiān)持使用水炮泥，嚴(yán)禁明火放炮和糊炮。

4.2.3 防止電氣火花

①井下選用的電器設(shè)備必須符合規(guī)程的要求。

②檢修電器設(shè)備，設(shè)施時(shí)，必須先檢查瓦斯，嚴(yán)禁帶電作業(yè)，嚴(yán)格作業(yè)程序。

③發(fā)放的礦燈要符合要求，嚴(yán)禁在井下拆開，敲打和撞擊燈頭和燈盒。

④機(jī)電設(shè)備必須設(shè)有防止過流，漏電和接地裝置。

4.2.4 防止靜電火花

①礦井中使用的塑料，橡膠，樹脂等制品。如灑水管，排水管，壓風(fēng)管，噴漿管，抽放瓦斯管等管子的管壁表面電阻應(yīng)大于規(guī)定值。

②嚴(yán)禁穿化纖衣服下井。

4.2.5 嚴(yán)防機(jī)械摩擦和撞擊火花

①禁止使用磨鈍的截齒，并在截曹內(nèi)噴霧灑水。

②在摩擦發(fā)熱部件上安設(shè)過熱保護(hù)裝置和溫度監(jiān)測報(bào)警斷電裝置。

③使用難燃性合金工具。

④工作面遇堅(jiān)硬夾石或硫化鐵夾層時(shí)，不能強(qiáng)行截割，應(yīng)爆破處理。

4.3 瓦斯爆炸后的措施

瓦斯爆炸時(shí)可產(chǎn)生巨大的聲響，高溫，有毒氣體，炙熱火焰和強(qiáng)烈沖擊波。因此，在瓦斯爆炸后應(yīng)特別注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：

①當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)一定要鎮(zhèn)靜清醒，不要驚慌失措，亂喊亂跑。當(dāng)聽到或感覺到爆炸聲響和空氣沖擊波時(shí)，應(yīng)立即背朝聲響和氣浪傳來的方向，臉朝下，雙手置于身體下面，閉上眼睛迅速臥倒。頭部要盡量低，有水溝的地方最好趴在水溝邊上或堅(jiān)固的障礙物后面。

②立即屏住呼吸，用濕毛巾捂住鼻口，防止吸入有毒的高溫氣體而中毒和灼傷氣管及內(nèi)臟。

③用衣服將自己身上的裸露部分盡量蓋嚴(yán)，以防止火焰和高溫氣體灼傷皮肉。

④迅速取下自救器，按照使用方法戴好，以防止吸入有毒氣體。

⑤高溫氣浪和沖擊波過后應(yīng)該立即辨別方向，以最短的距離進(jìn)入新鮮風(fēng)流中，并按照避災(zāi)路線盡快逃離災(zāi)區(qū)。

⑥已無法逃離災(zāi)區(qū)時(shí)，應(yīng)立即選擇避難硐室，充分利用現(xiàn)場的一切器材和設(shè)備來保護(hù)自身和其他人員的安全。進(jìn)入避難硐室后要注意安全，最好找到離水源近的地方，設(shè)法堵好硐口，防止有害氣體進(jìn)入。注意節(jié)約礦燈用電和食品，室外要做好標(biāo)記，有規(guī)律的敲打連接外部的管子，軌道等，發(fā)出求救信號(hào)。

5 結(jié) 語

瓦斯爆炸事故的防治是煤礦安全工作的一個(gè)系統(tǒng)工程，除了完善可靠的安全裝備，合理可行的技術(shù)手段和采取有效的措施外，還應(yīng)加強(qiáng)安全管理和安全監(jiān)督，特別是重視員工安全意識(shí)的培養(yǎng)，只有把安全放在首位，認(rèn)真落實(shí)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(xiàng)規(guī)章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其它災(zāi)害事故才能大幅度減少，煤礦的安全狀況才能得到根本保障，煤礦業(yè)才具有更好的發(fā)展前景。

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