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重的一種災害。一旦發生，不僅能夠造成大量人員傷亡，而且會嚴重摧毀井下設施，中斷生產，有時候還會引起瓦斯連續多次爆炸、井巷垮塌、頂板冒落和井下火災等二次災害，從而加重事故的災害程度。不論是事故的預防還是對事故進行處理，都需要了解和研究。文章從分析煤礦發生瓦斯爆炸災害事故的原因及特點著手，介紹了預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害事故大幅度減少。

關鍵詞：瓦斯爆炸；原因分析；防治措施；二次災害

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：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，透水，頂板冒落等多種災害事故時有發生。在這些事故中瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統計中來看，絕大多數是由于瓦斯爆炸，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

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，有時亦單獨指甲烷。

1.2 瓦斯的性質

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。在風速低的情況下它會積聚在巷道頂部，冒落空洞和上山迎頭等處，因此必須加強這些部位的瓦斯檢查和處理。

③瓦斯有很強的擴散性。一處有瓦斯涌出，就能擴散到巷道附近。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大。

④瓦斯的滲透性很強。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，開發利用。

⑤煤礦瓦斯具有燃燒性和爆炸性。當瓦斯與空氣混合到一定濃度時，遇到引爆熱源就能引起燃燒或爆炸，嚴重影響或威脅礦井安全生產，一旦形成災害事故，常會給國家財產和職工生命健康造成巨大損失。

⑥當井下空氣中瓦斯濃度較高時，會相對降低空氣中

的氧氣濃度而使人窒息死亡

2 煤礦瓦斯爆炸的條件、特點及其危害

2.1 瓦斯爆炸的條件

2.1.1 瓦斯濃度

瓦斯與空氣混合。按體積計算瓦斯濃度達5%～16%時具有爆炸性。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，瓦斯爆炸界限就會擴大，瓦斯濃度不到5%也可能發生爆炸，超過16%更會爆炸。惰性氣體（如二氧化碳或氮氣）混入后，可是瓦斯爆炸的界限縮小，瓦斯濃度達到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 點燃瓦斯的火源

引爆火源溫度為650～750 ℃且火源存在時間大于瓦斯爆炸感應器。井下煤炭自燃，明火，電器火花，架線機車火花，吸煙及摩擦，撞擊和爆破產生的火花都可以點燃瓦斯在井下防止各種火源的出現，對防止瓦斯爆炸是十分重要的。比如任何人都應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%，混合氣體就會失去爆炸性。在正常生產礦井中，不可能采用降低空氣中氧氣含量的辦法來防止瓦斯爆炸。對于已封閉的火區或正在處理中的火區，尤其是對高瓦斯礦井的火區，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。瓦斯爆炸必須同時具備上列三個條件，缺一不可。

2.2 瓦斯爆炸的特點

根據多年對煤礦瓦斯爆炸事故統計分析，可以發現有如下一些特點：瓦斯爆炸多為大事故；事故地點多發生在采煤與掘進工作面；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，低瓦斯礦井均有發生；瓦斯爆炸多發生在鄉鎮煤礦；基建，技改礦井和轉制礦井瓦斯爆炸事故多發生。

2.3 瓦斯爆炸的危害

第一，產生高溫高壓，造成井下物毀人亡。

第二，產生大量有毒有害氣體，導致大量人員傷亡。

第三，發生二次或多次爆炸，破壞性更加嚴重。

3 煤礦瓦斯爆炸事故原因分析

煤礦發生瓦斯爆炸事故與許多因素有關，但總的來說，主要與自然因素、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關，發生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導致的。

3.1 煤礦開采條件差

我國煤礦井下開采條件普遍較差，據統計，2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定，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；有自然發火礦井372處，占64%，有煤塵爆炸危險礦井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。但放炮和電器設備產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起是由放炮產生的火花引爆的；有15起事故是由電器設備及電源線電火花引爆的。

3.3 裝備不足、管理不落實

礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監測監控，以風定產”方針未得到完全落實。如2005年發生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井沒有安裝瓦斯監控系統或運行不正常，有的礦井雖安裝有監控系統，但因傳感器數量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數據等問題，不能有效發揮其應有的作用。此外鄉鎮煤礦發生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統或抽放系統不能有效運行，監控系統也不能有效發揮作用。如內蒙古烏海市烏達區巴音賽煤焦有限責任公司某井雖安裝了瓦斯監控系統，但在其實際開采區域卻并沒有瓦斯傳感器，而造成特大瓦斯事故的發生，死亡16人。

3.4 管理水平低

許多事故分析發現，違章操作或管理不當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對于煤礦的長期安全生產非常重要。

3.5 企業技術管理薄弱

一些煤礦企業由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風系統不完善，此外，作業規程編制不符合實際，針對性不強，給安全生產帶來了嚴重隱患。

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雜，區域廣，多位于無人的山區，給管理工作帶來很大難度，越界私挖濫采行為時有發生。如3月16日19時左右，瀘西縣午街鋪鎮酒恒村下寨子趙恒文、趙東仁、陳海燕、趙紅梅等村民15人，到石林縣圭山鎮普拉河村委會下部龍村附近的秧田沖非法盜采原煤，此間發生爆炸致4人當場死亡、8人受傷。其中1名傷者在送往醫院救治過程中死亡。

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的現象發生，有時還發出“咝咝”的空氣流動的聲音。這可能是爆炸前爆源吸入大量氧氣所致，一般認為是瓦斯爆炸前的預兆。發現瓦斯爆炸前的預兆，應立即停止作業，迅速撤離，并立即向礦有關部門報告，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 加強通風

采用機械通風和實施分區通風，利用新鮮空氣稀釋瓦斯，降低瓦斯濃度，并用回風流將瓦斯排出礦井。同時必須確保風量，風速符合規程的要求。

4.1.3 適時監測

通過瓦斯檢查員利用瓦斯（甲烷）檢測儀檢測瓦斯濃度，或用瓦斯（甲烷）監測監控系統對礦井瓦斯進行準確，及時的監測監控，以便有針對性地進行風量分配和調節，從而可以是瓦斯積聚超限得以及時有效的處理。

4.1.4 及時處理

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

4.2 消除引爆火源

4.2.1 加強明火管制

①嚴禁攜帶煙草和火種下井。

②井下嚴禁使用電爐和燈泡取暖。

③井口房，瓦斯抽放泵房以及通風機房周圍20 m內禁止使用明火。

④井下需要進行電焊，氣焊，或噴燈焊接時，應嚴格遵守規程的有關規定。

4.2.2 嚴格執行放炮制度

①爆破工要持證上崗。

②爆破作業嚴格執行“一炮三檢”的制度。

③電雷管，炸藥的使用必須符合規程的規定。

④堅持使用水炮泥，嚴禁明火放炮和糊炮。

4.2.3 防止電氣火花

①井下選用的電器設備必須符合規程的要求。

②檢修電器設備，設施時，必須先檢查瓦斯，嚴禁帶電作業，嚴格作業程序。

③發放的礦燈要符合要求，嚴禁在井下拆開，敲打和撞擊燈頭和燈盒。

④機電設備必須設有防止過流，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，壓風管，噴漿管，抽放瓦斯管等管子的管壁表面電阻應大于規定值。

②嚴禁穿化纖衣服下井。

4.2.5 嚴防機械摩擦和撞擊火花

①禁止使用磨鈍的截齒，并在截曹內噴霧灑水。

②在摩擦發熱部件上安設過熱保護裝置和溫度監測報警斷電裝置。

③使用難燃性合金工具。

④工作面遇堅硬夾石或硫化鐵夾層時，不能強行截割，應爆破處理。

4.3 瓦斯爆炸后的措施

瓦斯爆炸時可產生巨大的聲響，高溫，有毒氣體，炙熱火焰和強烈沖擊波。因此，在瓦斯爆炸后應特別注意以下幾個要點：

①當災害發生時一定要鎮靜清醒，不要驚慌失措，亂喊亂跑。當聽到或感覺到爆炸聲響和空氣沖擊波時，應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臟。

③用衣服將自己身上的裸露部分盡量蓋嚴，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該立即辨別方向，以最短的距離進入新鮮風流中，并按照避災路線盡快逃離災區。

⑥已無法逃離災區時，應立即選擇避難硐室，充分利用現場的一切器材和設備來保護自身和其他人員的安全。進入避難硐室后要注意安全，最好找到離水源近的地方，設法堵好硐口，防止有害氣體進入。注意節約礦燈用電和食品，室外要做好標記，有規律的敲打連接外部的管子，軌道等，發出求救信號。

5 結 語

瓦斯爆炸事故的防治是煤礦安全工作的一個系統工程，除了完善可靠的安全裝備，合理可行的技術手段和采取有效的措施外，還應加強安全管理和安全監督，特別是重視員工安全意識的培養，只有把安全放在首位，認真落實瓦斯治理的“安全第一預防為主，防治結合”方針，健全各項規章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其它災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，煤礦業才具有更好的發展前景。

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