矿井瓦斯爆炸的防范与控制措施探讨

李 江

（山西煤炭运销集团古交铂龙煤业有限公司，山西 古交 030200）

纵观煤矿生产的安全事故中，瓦斯事故发生率最高，事故风险大，后果严重，通常会伴有巨大的人员伤亡和财产损失。因此，我们要始终保持头脑清醒和高度警觉，仔细分析瓦斯事故的原因，深刻吸取事故的教训，时刻把煤矿安全生产放在一切工作的首位。

1 瓦斯爆炸的特点和原因

根据对我国煤矿瓦斯事故统计分析，不难发现其有很多共同的特点，瓦斯灾害事故多为大事故，事故地点多发生在采煤与掘进工作面。其在高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均会发生，基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故多发。发生瓦斯爆炸事故的原因多为火花引爆，且瓦斯爆炸造成的破坏波及范围非常巨大。煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关，但总的来说，主要与管理水平、安全技术手段、安全设施是否齐全、安全意识、自然因素等有关，发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的。

第一，对于煤矿开采条件而言，我国煤矿井下开采条件普遍较差，并且大部分不进行瓦斯等级鉴定，矿井煤尘爆炸倾向性、煤尘自燃发火倾向性鉴定，对于开采煤层的自燃性质掌握不全，没能采取有效的措施都可能导致事故发生。

第二，瓦斯积聚的原因。煤矿井下造成瓦斯积聚的原因主要有以下方面：通风系统不合理和局部通风管理不善；通风系统不合理，存在风流短路、多次串联和循环风，造成供风地点风量不足；局部通风机安装位置不当、风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不足；此外还有停电停风引起瓦斯积聚、盲巷积聚的瓦斯被引爆等原因。

第三，引爆火源。煤矿井下引爆瓦斯的火源有：爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。但放炮和电器设备产生的火花、电器设备的失爆是瓦斯爆炸事故的主要火源。

第四，管理不规范。许多瓦斯事故中我们发现，违章操作或管理不当而引发了一些本可避免的事故，但终因未引起足够重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。2012年4月2日山西坤龙煤业有限公司发生瓦斯燃烧事故，造成7人烧伤，1人抢救无效死亡的事故。事故原因是：①违章指挥，违章作业；②无防灭火系统；③未建立自燃发火预报制度。事发单位有的矿井没有安装瓦斯监控系统或运行不正常，有的矿井虽安装有监控系统，但因各种原因未能正常使用。因此，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产非常重要。一些煤矿企业由于采煤方法落后，矿井采掘布置不合理，通风系统不完善引起事故，此外，作业规程编制不符合实际，针对性不强，也给安全生产带来了严重隐患。

2 矿井瓦斯爆炸控制技术措施

瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有：优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。

2.1 瓦斯爆炸事故的预防措施

2.1.1 煤矿瓦斯抽放技术

我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。为提高瓦斯抽放率，目前主要需解决长钻孔定向钻进技术，包括测斜、纠偏技术；提高单一低透气性煤层的抽放率；研制钻进能力更强的钻机具；完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术；开发新的瓦斯抽放技术及设备。瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等；抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等，并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具，此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全环境得到进一步改善。此外，还可利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率，降低瓦斯事故。

2.1.2 矿井瓦斯浓度及火源监测技术

矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立即采取措施可防止爆炸事故的发生。

我国国内目前有多种型号的矿井安全监控系统，以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。许多矿井安装了矿井安全综合监控系统，监控系统可以实现以下的功能：矿井环境和工况参数实时监控；主要通风机在线监测；巷道火灾实时监测；矿井瓦斯抽放实时监测；中击地压实时监测；煤与瓦斯突出实时监测；煤层自然发火实时监测；瓦斯爆炸或燃烧实时监测；矿井电网监测等多种功能。监控系统的安装极大地提高了煤矿的安全管理自动化水平，防止了许多事故的发生。

对于“一通三防”工作而言，要做好检测防护仪器及机电设备采购把控，禁止使用淘汰设备。井下使用的“一通三防”检测仪器、保护装置及机电设备，必须具有矿用产品安全标志和相关证件、并符合标准要求，坚决杜绝禁止使用的仪器和设备，努力提高矿井的安全保障能力。

2.1.3 井下火源防治

对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都要采取相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外还要加强明火的管理，严格执行动火制度，从根源上消除引爆瓦斯的火源。

此外，合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，必须同时设计，超前施工，同时投入使用。

2.2 隔爆措施

矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。

被动式隔爆棚。主要是使用隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚，因成本低、安装方便，因而得到了广泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最为广泛。目前矿井使用的隔爆棚产品较为成熟，具有适应性强，安装、拆卸和移动方便的特点，应用也非常广泛。

自动式抑爆装置是使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置的水、岩粉、N2、CO2等喷洒到巷道中，从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。如ZGB－Y型自动隔爆装置采用高压氮气引射消焰剂，能将爆炸限制在距爆40～60 m之内；YBW－1型无电源触发式抑爆装置，适合安装在距爆20～45 m的巷道中；ZYB－S型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理，当传感器接收到燃烧或爆炸火焰时，触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂，抑制火焰的传播。

总之，瓦斯灾害事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程，除了完善可靠的安全设施和采取有效的措施外，还应加强安全管理和安全监督，重视员工安全意识的培养，从瓦斯爆炸的根源进行防范和治理，杜绝煤矿安全事故的发生。

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