煤矿瓦斯爆炸事故防治对策的研究

2013-08-15杨殿海

中国新技术新产品 2013年11期

关键词：放炮火源火花

杨殿海

（黑龙江煤炭职业技术学院，黑龙江双鸭山 155100）

1 瓦斯爆炸及其危害

瓦斯爆炸是煤矿生产中最严重的灾害之一。瓦斯爆炸事故起数和死亡人数较高，已经成为我国煤矿安全的“第一杀手”。

1.1 瓦斯的生成

矿井瓦斯也叫矿井沼气，化学名称叫甲烷（CH4）。矿井瓦斯的是伴随着煤的生成过程中，在高温高压的环境里，植物残骸在厌氧菌的分解发酵作用下产生的。

1.2 瓦斯爆炸的危害

瓦斯爆炸时会产生三个致命因素：高温、高压和有害气体。（1）高温。在自由状态下，产生的温度高达1850℃；在封闭状态下，产生的高温可达2650℃。瓦斯爆炸产生的高温将烧伤人员、烧坏设备，还引起火灾事故。（2）高压。瓦斯爆炸后的爆炸压力约爆炸前的10倍，在高压作用下会伤及人员、损坏设备，还可能引起塌方。（3）有害气体。瓦斯爆炸后生成大量有害气体，其中一氧化碳约占2%-8%，往往造成人员的大量伤亡（CO达到0.4%时，人就会中毒死亡）。

2 瓦斯爆炸条件及主要影响因素

2.1 瓦斯爆炸的条件

瓦斯爆炸必须同时具备三个基本条件，缺一不可。（1）一定的瓦斯浓度：爆炸界限为5-16%，9.5%威力最大；16%以上氧气不足燃烧；5%以下不能形成热量积聚，只能燃烧。（2）一定的引火温度：650-750℃ 。明火、煤炭自燃、电器火花、吸烟、放炮、冲击和摩擦火花。（3）充足的氧气：12%-20%爆炸，低于12%以下失去爆炸性。

2.2 瓦斯爆炸的主要影响因素

影响瓦斯爆炸的因素很多、很复杂。（1）可燃性气体的混入。氢、硫化氢、乙烷、一氧化碳等具有爆炸性的气体一旦混入瓦斯和空气的混合气中，增加了爆炸气体的总浓度，扩大了瓦斯爆炸的界限。（2）爆炸性煤尘的混入。煤尘混入瓦斯气体中，有300-400℃的火源就能够放出可燃性气体，会使瓦斯爆炸下限降低。（3）惰性气体的混入。当混入惰性气体(如二氧化碳、氮气等)时，将使氧气浓度减少，降低瓦斯爆炸危险性。（4）混合气体初始温度。初始温度越高，瓦斯爆炸界限就越大。（5）瓦斯浓度与引火温度。不同的瓦斯浓度，所需的引火温度也不同。（6）混合气体的压力。压力越大，所需引火温度越低，更容易发生瓦斯爆炸事故。（7）瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量。瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量决定于空气中的瓦斯浓度，初压和火源的能量及其放出强度和作用时间。

3 瓦斯爆炸事故原因分析

通过统计历年煤矿瓦斯事故发现，瓦斯爆炸事故主要原因有：（1）通风系统不合理、通风设施不可靠。矿井通风能力不够，供风距离过长、通风线路不畅通、采掘工作面过于集中、工作面瓦斯涌出量过大而又没有采取抽放措施等，都容易造成工作面风量不足。工作面风流短路、多次串联、循环风；局部通风机安装不符合要求；通风设施不可靠，风门、风障、风桥、密闭等设施不符合要求。（2）放炮和电器设备产生的火花是爆炸事故的主要火源。（3）管理问题。现场管理混乱，放炮、掘进机械、局部通风机、电钻等的操作管理如不符合规定，则容易产生高温火源。

4 瓦斯爆炸事故的防治

4.1 做好矿井瓦斯等级鉴定及备案工作

组织技术人员，科学勘定矿井总回风道、各翼、各水平、各煤层、各采区（工作面）、进、回风道的测风站或设临时测风站。鉴定矿井瓦斯等级，并报煤矿安全监察机构备案。此项工作不光在高瓦斯矿井中要注重，在低瓦斯矿井中也应该加以重视，近年来瓦斯爆炸发生在低瓦斯矿井的事故起数已经呈现出明显上升的形势。

4.2 加强通风

有效地通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效方法。瓦斯矿井必须做到通风系统合理、通风构筑物可靠、风流稳定，有足够的风量和风速，避免串联风、避免循环风。掘进面不允许扩散通风，局部通风风筒末端要靠近工作面，放炮时间内也不能中断通风，向瓦斯积聚地点加大风量和提高风速，等等。

4.3 完善矿井瓦斯监测系统

现代化矿井瓦斯监测系统由传感器和执行器、信息传输装置、中心站计算机硬件、中心站计算机软件等部分组成。建立系统的矿井瓦斯监测系统，对甲烷、一氧化碳、风速、烟雾、负压、温度和采掘工作面、原煤运输、通风、压风、排水等各环节的机电设备的工作状态进行检测、用计算机进行分析处理。

4.4 防止产生火源

对生产中可能产生的火源要严格管理和控制。禁止在通风机房、井口房、瓦斯泵站周围使用明火、吸烟。井口和井下电器设备必须设有防雷电和防短路保护装置；所有电缆接头不准明接头；严禁在井下拆开、敲打、撞击矿灯的灯头和灯盖等。有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井必须使用与该矿井瓦斯等级相适应的安全炸药；禁止放明炮、糊炮；禁止使用明接头或裸露的放炮母线，雷管脚线、母线与放炮器的联结要牢固。在移动机械设备过程中要轻搬轻运，防止摩擦、撞击出现火花；割煤机必须设内外喷雾装置，割煤过程中要喷雾晒水，防止截齿与夹石产生摩擦火花；采取针对性安全措施，防止金属、岩石等坚硬物体从高处落下，以防产生撞击火花等。