煤矿瓦斯爆炸原因分析与防治

钟元华　孙继宏

摘 要：瓦斯爆炸是煤矿特有的极其严重的一种灾害。一旦发生，不仅能够造成大量人员伤亡，而且会严重摧毁井下设施，中断生产，有时候还会引起瓦斯连续多次爆炸、井巷垮塌、顶板冒落和井下火灾等二次灾害，从而加重事故的灾害程度。不论是事故的预防还是对事故进行处理，都需要了解和研究。文章从分析煤矿发生瓦斯爆炸灾害事故的原因及特点着手，介绍了预防和控制瓦斯爆炸事故的措施，说明瓦斯爆炸事故的防治必须放在安全工作的首位，才能使瓦斯爆炸事故及其它灾害事故大幅度减少。

关键词：瓦斯爆炸；原因分析；防治措施；二次灾害

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0172-02

在煤炭开采过程中，瓦斯爆炸，煤尘爆炸，煤与瓦斯突出，中毒，窒息矿井火灾，透水，顶板冒落等多种灾害事故时有发生。在这些事故中瓦斯爆炸造成的损失最大，从每年的事故统计中来看，绝大多数是由于瓦斯爆炸，約占特大事故的70%左右，为此，瓦斯称为煤矿灾害之王，因此，分析瓦斯爆炸原因，制定防治对策，显得特别重要。

1 煤矿瓦斯及其性质

1.1 瓦斯的概念

瓦斯是指井下以甲烷为主要成分的有毒、有害气体的总称，有时亦单独指甲烷。

1.2 瓦斯的性质

①瓦斯是一种无色，无味，无臭的气体。要检查空气中是否还有瓦斯及其浓度，仅靠人的感官检查是不行的，必须使用专用的瓦斯检查仪才能检测出来。

②瓦斯比空气轻，对空气的相对密度为0.554。在风速低的情况下它会积聚在巷道顶部，冒落空洞和上山迎头等处，因此必须加强这些部位的瓦斯检查和处理。

③瓦斯有很强的扩散性。一处有瓦斯涌出，就能扩散到巷道附近。这样，既增加了检查瓦斯涌出源的难度，也使瓦斯的危害范围扩大。

④瓦斯的渗透性很强。在一定瓦斯压力和低压的共同作用下，瓦斯能从煤岩中向采掘空间涌出，甚至喷出或突出。利用这个特性向煤层中打钻抽放瓦斯，可降低煤层瓦斯赋存量并变害为利，开发利用。

⑤煤矿瓦斯具有燃烧性和爆炸性。当瓦斯与空气混合到一定浓度时，遇到引爆热源就能引起燃烧或爆炸，严重影响或威胁矿井安全生产，一旦形成灾害事故，常会给国家财产和职工生命健康造成巨大损失。

⑥当井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对降低空气中

的氧气浓度而使人窒息死亡

2 煤矿瓦斯爆炸的条件、特点及其危害

2.1 瓦斯爆炸的条件

2.1.1 瓦斯浓度

瓦斯与空气混合。按体积计算瓦斯浓度达5%～16%时具有爆炸性。瓦斯爆炸界限并不是固定不变的。如有别的可燃性气体或煤尘混入，或温度，压力增加后，瓦斯爆炸界限就会扩大，瓦斯浓度不到5%也可能发生爆炸，超过16%更会爆炸。惰性气体（如二氧化碳或氮气）混入后，可是瓦斯爆炸的界限缩小，瓦斯浓度达到5%也可不爆炸，不到16%即失去爆炸性。如混入的惰性气体量很大，则可使瓦斯与空气的混合气体失去爆炸性。

2.1.2 点燃瓦斯的火源

引爆火源温度为650～750 ℃且火源存在时间大于瓦斯爆炸感应器。井下煤炭自燃，明火，电器火花，架线机车火花，吸烟及摩擦，撞击和爆破产生的火花都可以点燃瓦斯在井下防止各种火源的出现，对防止瓦斯爆炸是十分重要的。比如任何人都应自觉的不把火种带到井下，不在井下抽烟，不随意打开矿灯。

2.1.3 空气中的氧气含量

在空气与瓦斯混合气体中，如果氧气含量低于12%，混合气体就会失去爆炸性。在正常生产矿井中，不可能采用降低空气中氧气含量的办法来防止瓦斯爆炸。对于已封闭的火区或正在处理中的火区，尤其是对高瓦斯矿井的火区，可以采取注入惰性气体，降低氧气含量的方法来防止瓦斯爆炸。瓦斯爆炸必须同时具备上列三个条件，缺一不可。

2.2 瓦斯爆炸的特点

根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下一些特点：瓦斯爆炸多为大事故；事故地点多发生在采煤与掘进工作面；瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大；多为火花引爆；高瓦斯矿井，低瓦斯矿井均有发生；瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿；基建，技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故多发生。

2.3 瓦斯爆炸的危害

第一，产生高温高压，造成井下物毁人亡。

第二，产生大量有毒有害气体，导致大量人员伤亡。

第三，发生二次或多次爆炸，破坏性更加严重。

3 煤矿瓦斯爆炸事故原因分析

煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关，但总的来说，主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的。

3.1 煤矿开采条件差

我国煤矿井下开采条件普遍较差，据统计，2000年全国国有重点煤矿共有580处矿井进行了瓦斯等级鉴定，其中高瓦斯矿井160处，低瓦斯矿井298处，煤与瓦斯突出矿井122处；有自然发火矿井372处，占64%，有煤尘爆炸危险矿井427处，占73.6% 。

3.2 引爆火源的存在

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起是由放炮产生的火花引爆的；有15起事故是由电器设备及电源线电火花引爆的。

3.3 装备不足、管理不落实

矿井安全装备配置不足，“先抽后采，监测监控，以风定产”方针未得到完全落实。如2005年发生的41起特大瓦斯事故中，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，但因传感器数量不足、安装位置不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题，不能有效发挥其应有的作用。此外乡镇煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行，监控系统也不能有效发挥作用。如内蒙古乌海市乌达区巴音赛煤焦有限责任公司某井虽安装了瓦斯监控系统，但在其实际开采区域却并没有瓦斯传感器，而造成特大瓦斯事故的发生，死亡16人。

3.4 管理水平低

许多事故分析发现，违章操作或管理不当而造成了一些本可避免的事故，但未引起重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。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。

3.5 企业技术管理薄弱

一些煤矿企业由于采煤方法落后，引起矿井采掘布置不合理，通风系统不完善，此外，作业规程编制不符合实际，针对性不强，给安全生产带来了严重隐患。

3.6 非法私人小煤窑打击力度小

虽然多年来各级政府采取各种措施不断加大对私挖滥采的打击力度，但因煤矿资源分布地带复杂，区域广，多位于无人的山区，给管理工作带来很大难度，越界私挖滥采行为时有发生。如3月16日19时左右，泸西县午街铺镇酒恒村下寨子赵恒文、赵东仁、陈海燕、赵红梅等村民15人，到石林县圭山镇普拉河村委会下部龙村附近的秧田冲非法盗采原煤，此间发生爆炸致4人当场死亡、8人受伤。其中1名伤者在送往医院救治过程中死亡。

4 煤矿瓦斯爆炸事故的防治措施

瓦斯爆炸前能感觉到附近空气有颤动的现象发生，有时还发出“咝咝”的空气流动的声音。这可能是爆炸前爆源吸入大量氧气所致，一般认为是瓦斯爆炸前的预兆。发现瓦斯爆炸前的预兆，应立即停止作业，迅速撤离，并立即向矿有关部门报告，以采取紧急措施。

4.1 防止瓦斯积聚

4.1.1 瓦斯抽放

在采煤之前，将瓦斯从煤层中抽出排放到地面作为燃料，变害为益，这是行之有效的治理瓦斯的根本措施。

4.1.2 加强通风

采用机械通风和实施分区通风，利用新鲜空气稀释瓦斯，降低瓦斯浓度，并用回风流将瓦斯排出矿井。同时必须确保风量，风速符合规程的要求。

4.1.3 适时监测

通过瓦斯检查员利用瓦斯（甲烷）检测仪检测瓦斯浓度，或用瓦斯（甲烷）监测监控系统对矿井瓦斯进行准确，及时的监测监控，以便有针对性地进行风量分配和调节，从而可以是瓦斯积聚超限得以及时有效的处理。

4.1.4 及时处理

必须按照瓦斯排放管理制度和局部瓦斯积聚的处理方法，及时地对局部积聚的瓦斯进行处理。

4.2 消除引爆火源

4.2.1 加强明火管制

①严禁携带烟草和火种下井。

②井下严禁使用电炉和灯泡取暖。

③井口房，瓦斯抽放泵房以及通风机房周围20 m内禁止使用明火。

④井下需要进行电焊，气焊，或喷灯焊接时，应严格遵守规程的有关规定。

4.2.2 严格执行放炮制度

①爆破工要持证上岗。

②爆破作业严格执行“一炮三检”的制度。

③电雷管，炸药的使用必须符合规程的规定。

④坚持使用水炮泥，严禁明火放炮和糊炮。

4.2.3 防止電气火花

①井下选用的电器设备必须符合规程的要求。

②检修电器设备，设施时，必须先检查瓦斯，严禁带电作业，严格作业程序。

③发放的矿灯要符合要求，严禁在井下拆开，敲打和撞击灯头和灯盒。

④机电设备必须设有防止过流，漏电和接地装置。

4.2.4 防止静电火花

①矿井中使用的塑料，橡胶，树脂等制品。如洒水管，排水管，压风管，喷浆管，抽放瓦斯管等管子的管壁表面电阻应大于规定值。

②严禁穿化纤衣服下井。

4.2.5 严防机械摩擦和撞击火花

①禁止使用磨钝的截齿，并在截曹内喷雾洒水。

②在摩擦发热部件上安设过热保护装置和温度监测报警断电装置。

③使用难燃性合金工具。

④工作面遇坚硬夹石或硫化铁夹层时，不能强行截割，应爆破处理。

4.3 瓦斯爆炸后的措施

瓦斯爆炸时可产生巨大的声响，高温，有毒气体，炙热火焰和强烈冲击波。因此，在瓦斯爆炸后应特别注意以下几个要点：

①当灾害发生时一定要镇静清醒，不要惊慌失措，乱喊乱跑。当听到或感觉到爆炸声响和空气冲击波时，应立即背朝声响和气浪传来的方向，脸朝下，双手置于身体下面，闭上眼睛迅速卧倒。头部要尽量低，有水沟的地方最好趴在水沟边上或坚固的障碍物后面。

②立即屏住呼吸，用湿毛巾捂住鼻口，防止吸入有毒的高温气体而中毒和灼伤气管及内脏。

③用衣服将自己身上的裸露部分尽量盖严，以防止火焰和高温气体灼伤皮肉。

④迅速取下自救器，按照使用方法戴好，以防止吸入有毒气体。

⑤高温气浪和冲击波过后应该立即辨别方向，以最短的距离进入新鲜风流中，并按照避灾路线尽快逃离灾区。

⑥已无法逃离灾区时，应立即选择避难硐室，充分利用现场的一切器材和设备来保护自身和其他人员的安全。进入避难硐室后要注意安全，最好找到离水源近的地方，设法堵好硐口，防止有害气体进入。注意节约矿灯用电和食品，室外要做好标记，有规律的敲打连接外部的管子，轨道等，发出求救信号。

5 结 语

瓦斯爆炸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装备，合理可行的技术手段和采取有效的措施外，还应加强安全管理和安全监督，特别是重视员工安全意识的培养，只有把安全放在首位，认真落实瓦斯治理的“安全第一预防为主，防治结合”方针，健全各项规章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其它灾害事故才能大幅度减少，煤矿的安全状况才能得到根本保障，煤矿业才具有更好的发展前景。

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