矿井瓦斯事故预防与处理

矿井瓦斯事故的预防与处理,中国煤矿安全技术培训中心（华北科技学院）Tel8561-mail：,个人简况,19932001 安徽理工大学 本科、硕士20012004 浙 江 大 学 博士2004 华北科技学院2010北京科技大学矿业工程博士后流动站煤炭学报、化工学报、燃料化学学报审稿专家注册安全工程师，安全评价师培训讲师，教育部双师型教师,战国时期政治家荀况: 先其未然谓之防 发而止之谓其救 行而责之谓之戒 防为上，救次之，戒为下。,煤矿安全生产状况及形势,2010年全国矿山救护队共抢救遇险人员2532人，其中使1059人生还。,“十二五”目标,持续稳定好转,根本性好转,煤炭百万吨死亡率下降28%以上，0.54煤矿事故死亡人数下降12.5%以上，2130人,交流提纲,矿井瓦斯的危害及事故特点煤与瓦斯突出事故防治技术矿井瓦斯爆炸事故防治技术,一、矿井瓦斯的危害及事故特点,瓦斯窒息事故概况,2000-2011-5共发生瓦斯窒息事故358起，死亡744人。其中，一次死亡人数最多是7人。2003-08-09，贵州黔西南州兴仁县下山镇高武办事处一小煤窑（报废井）发生一起瓦斯窒息事故，死亡7人。 2009-03-13下午17时30分左右，甘肃白银市平川区丰源顺煤业有限公司（乡镇煤矿）发生瓦斯窒息事故，造成7人死亡。,瓦斯燃烧事故概况,2001-2011-4共发生瓦斯燃烧事故91起，死亡353人。其中，一次死亡人数最多是17人。2005-09-06上午9时0分，吕梁地区中阳县枝柯镇煤矿二坑（该矿已在山西日报公告属停产整顿矿井）发生瓦斯燃烧事故。井下当班19人，有2人自行出井，造成17人死亡。,2001-2005年我国煤矿事故类型分布统计图,2001年瓦斯事故死亡人数比例,重特大事故中瓦斯事故居高不下,建国以来一次死亡100人以上事故统计表,建国以来一次死亡100人以上事故统计表,建国以来一次死亡100人以上事故统计表,2004年以来死亡百人以上瓦斯事故,1、2004.10.20，郑煤大平矿难，死亡148人（突出引起进风区瓦斯爆炸）；2、2004.11.28，铜川陈家山矿难，死亡166人（下隅角强制放顶瓦斯爆炸）；3、2005.2.14，阜新孙家湾矿难，死亡214人 （冲击地压引起原低瓦斯风道瓦斯爆炸）；,2005年2月14日15时01分，阜新矿业（集团）有限责任公司孙家湾煤矿海州立井发生一起特别重大瓦斯爆炸事故，造成214人死亡，30人受伤，直接经济损失4968.9万元。原因：冲击地压造成3316风道外段大量瓦斯异常涌出，3316风道里段掘进工作面局部停风造成瓦斯积聚，瓦斯浓度达到爆炸界限；工人违章带电检修架子道距专用回风上山8m处临时配电点的照明信号综合保护装置，产生电火花引起瓦斯爆炸。,阜新孙家湾煤矿海州立井“2.14”事故,孙家湾煤矿瓦斯异常涌出与瓦斯爆炸时间序列示意图,4、2005.11.27，七台河东风煤矿煤尘爆炸，死亡171人（煤仓放炮引起）；5、2005.12.7，河北唐山刘官屯煤矿瓦斯煤尘爆炸，死亡108人（低瓦斯乡镇矿井）；6、2007.12.5，山西洪洞瑞之源矿瓦斯煤尘爆炸，死亡105人（低瓦斯乡镇矿井）。7、2009.11.21，鹤岗新兴煤矿瓦斯爆炸，死亡108人。,近年来开采深度年平均增加15m以上，开采煤层瓦斯压力年平均增加0.150.3MPa。随开采强度和深度增加，煤矿瓦斯灾害日趋严重。,我国煤矿瓦斯灾害严重,今年一季度全国煤矿共发生17起较大以上事故，共造成113人死亡,国务院安委会通报,3月12日，国务院安委会办公室通报了该6起较大瓦斯事故（安委办明电201113号），共造成37人死亡或下落不明，暴露出四方面突出问题：一是节后复产复工验收把关不严，隐患排查治理工作不到位；二是防突措施不到位，煤与瓦斯突出矿井不执行防突规定，未采取“四位一体”综合防突措施，抽采不达标；三是现场通风、瓦斯管理不到位，风量不足导致瓦斯积聚，不按规定检查瓦斯，违章现象严重；四是机电管理不到位，设备不防爆，违章操作电气设备。,国务院安委会通报提出的要求,一、高度重视复产复工验收期间煤矿安全生产工作二、严格煤矿复产复工验收工作。要把复产验收与进一步强化煤矿基础管理相结合，将有关制度措施落实到位，具体做到五个结合：1）与打非治违相结合；2）与隐患排查相结合；3）与领导干部带班下井相结合；4）与煤矿安全质量标准化建设相结合；5）与加大职工队伍培训力度相结合。三、切实加强煤矿瓦斯防治和现场通风管理四、切实加强煤矿机电管理。在维修井下机电设备及供电线路时，要按规定检查瓦斯，严禁违章作业。五、进一步推进煤矿企业兼并重组和整合技改工作六、严格事故查处和责任追究,4月3日13时50分左右，云南宣威包村煤矿井下发生瓦斯事故，造成6人遇难。4月6日10时20分，云南东源罗平煤业有限公司富乐阳光煤矿发生煤与瓦斯突出事故，6死1伤。该矿1780井底车场在煤与瓦斯突出危险性预测预报孔施工完毕时，发生煤与瓦斯突出事故。,4月份事故概况,4月15日14时30分，云南省曲靖市宣威市海岱镇杨梅山煤矿发生一起重大瓦斯爆炸事故，造成12人死亡，3人受伤。事故发生后，该矿转移4名遇难矿工遗体，并伪造入井检身记录，谎报事故真相。事故直接原因：矿井停电停风后，井下部分巷道瓦斯积聚并达到爆炸浓度界限，恢复供电后K7运输巷煤电钻综合保护装置失爆产生火花，引起瓦斯爆炸。,4月份事故概况,4月24日晚，贵州盘县小凹子煤矿发生透水事故，37人升井，人遇难。小凹子煤矿为证照齐全的生产矿井，设计生产能力为年产万吨。经初步了解，该煤矿附近老矿井开采时间较长，分布复杂，积水不清，当班工人在探放水过程中，巷道底部冒水发生事故。具体原因还在进一步调查中。,4月份事故概况,5月中旬以来，全国煤矿发生6起较大瓦斯事故，共死亡36人（安委办201120号）,5月13日，黑龙江省双鸭山市四方台区龙祥煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，死亡4人、受伤1人。该矿为乡镇煤矿，低瓦斯矿井，属资源整合矿井，于2010年9月关闭。初步分析，该矿非法组织生产，井下三段10#掘进工作面无风作业导致瓦斯积聚，工人违章在井下抽烟引起瓦斯爆炸。,5月中旬以来，全国煤矿发生6起较大瓦斯事故，共死亡36人,5月17日，湖南省湘煤集团金竹山矿业有限公司一平硐煤矿发生一起煤与瓦斯突出事故，死亡8人。该矿为国有重点煤矿，属煤与瓦斯突出矿井，核定生产能力25万吨/年。初步分析，该矿2137回采工作面在地质构造带未采取针对性的安全技术措施，放顶诱发煤与瓦斯突出。,5月中旬以来，全国煤矿发生6起较大瓦斯事故，共死亡36人,5月17日，云南省昭通市威信县南风煤矿发生一起煤与瓦斯突出事故，死亡7人。该矿为乡镇煤矿，属煤与瓦斯突出矿井，核定生产能力4万吨/年。初步分析，该矿1151煤层运输巷掘进工作面瓦斯抽放存在空白带，由于支护质量差，巷道冒顶诱发煤与瓦斯突出。,5月中旬以来，全国煤矿发生6起较大瓦斯事故，共死亡36人,5月20日，云南省昭通市彝良县昌能煤矿发生一起瓦斯窒息事故，死亡3人。该矿为乡镇煤矿，低瓦斯矿井，核定生产能力3万吨/年。初步分析，该矿工人违章进入盲巷造成窒息死亡。,5月22日，四川省自贡市荣县新胜煤矿发生瓦斯爆炸事故，死亡6人。该矿原为国有地方煤矿，后改制为民营企业，属高瓦斯矿井，核定生产能力15万吨/年。初步分析，该矿4313采煤工作面开切眼掘进施工过程中停电、停风后，未进行通风排瓦斯，违规恢复向工作面供电，造成瓦斯爆炸。5月22日，湖南省娄底市民兴煤矿发生煤与瓦斯突出事故，死亡8人、受伤1人。该矿为乡镇煤矿，属煤与瓦斯突出矿井，设计生产能力6万吨/年。初步分析，该矿超深越界违法组织生产，综合防突措施不落实，掘进工作面放炮诱发煤与瓦斯突出。,二、煤与瓦斯突出事故的预防与处理,世界第一大突出,1969年7月13日，前苏联顿巴斯矿区加加林煤矿石门揭煤(1.03m)，突出煤(岩)14000t，瓦斯25万m3。,我国最大的一次突出,1975年8月8日，天府三汇一矿+280m水平，平硐揭开K1煤层时，突出煤岩12780t，瓦斯140万m3。炮响34s后发生突出，硐口一阵狂风，将小碎石卷起，吹到50m以外。大量瓦斯携带煤粉涌出，呈黑浓烟状，持续40min才逐渐下降。距突出点700多m远的三道风门被毁。风门外装有钎子和矸石的矿车冲出30多m远。1t多重的一块巨石被冲走120多m。另一块重达3t的巨石冲出60余m，拐两个90的急弯进入变电所。,突出煤矸堆积情况距突出点110m，煤矸基本封顶。堆积高度缓慢下降，整个堆积长1170m，直到硐口。南茅口大巷，堆积60m(20m封顶)；北茅口大巷，堆积250m(约100m封顶)。,煤与瓦斯突出的致灾表现,堵塞井下巷道破坏通风系统井下大气变化人员缺氧窒息卷走埋压人员引发瓦斯爆炸引发大型火灾,涟源市观音一矿“123”特大煤与瓦斯突出事故煤与瓦斯突出示意图,工作面支护时,煤体发生片邦,未受伤的28人自行逃生,突出煤体,1人轻伤,1人重伤,1人轻伤,逆流瓦斯,2006 年12月3日，涟源市安平镇观音一矿发生一起特大煤与瓦斯突出事故，造成12人死亡、1人重伤、2人轻伤，直接经济损失315万元。,1879年4月17日，比利时阿拉波二号井发生一次强度420t、瓦斯50万m3的突出：瓦斯逆流从提升井冲至地面，距井口23m的绞车房附近的火炉引燃了瓦斯，火焰高达50m，井口建筑烧成一片废墟；2h后，火焰快要熄灭时，井下又连续发生7次瓦斯爆炸；井下209人，死亡121人，地面3人烧死，11人烧伤。, 突出矿区分布示意图,共有800多对突出矿井（国有煤矿255对）每年由于突出死亡300人以上,煤与瓦斯突出灾害的严重性,突出地点分布,石门突出平巷（煤巷掘进面）突出上山突出下山突出采煤工作面突出钻孔突出,绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面,石门突出危险性最大,尽管石门突出次数少，但突出强度大，平均突出强度为316.5t/次，是平巷平均突出强度（50t/次）的6倍以上。,石门突出案例,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生大型煤与瓦斯突出,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,石门突出案例,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,石门突出案例,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,石门突出案例,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,石门突出案例,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,石门突出案例,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,石门突出案例,煤层,巷道掘进,2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出,石门突出案例,突出煤岩量10500t，死亡13人,石门突出案例,防突措施制定的原则,煤与瓦斯突出,防突措施分类,煤与瓦斯突出,区域防突措施先行，局部防突措施补充不掘突出头、不采突出面,区域防突措施先行,区域防突措施先行,伊川县国民煤业公司“331”特别重大煤与瓦斯突出事故,2010年3月31日19时20分，河南省洛阳市伊川县国民煤业公司发生一起特别重大煤与瓦斯突出事故，造成44人死亡、4人下落不明，直接经济损失2728.4万元。事故的直接原因是：该矿违法在二1煤1102回风巷工作面掘进，由于区域和局部综合防治瓦斯突出措施不落实，在施工瓦斯排放钻孔时诱发煤与瓦斯突出；突出的瓦斯逆流至副斜井井口，遇明火发生爆炸，并引起瓦斯燃烧。,河南平禹煤电有限责任公司四矿“10.16”特别重大煤与瓦斯突出事故,2010年10月16日6时许，平禹煤电四矿12190工作面发生特别重大突出事故，突出煤量2500余吨，突出瓦斯量约18万立方米；当班入井276人，其中239人经及时抢救撤离安全升井，事故共造成37人死亡。核定生产能力30万吨/年，为煤与瓦斯突出矿井，事故当日在12190工作面切眼施工瓦斯抽放钻孔过程中发生煤与瓦斯突出事故。发生事故的工作面曾于2008.8.1在掘进机巷时发生重大煤与瓦斯突出事故，造成23人死亡。,4月6日10时20分，云南东源罗平煤业有限公司富乐阳光煤矿发生煤与瓦斯突出事故，6死1伤。该矿1780井底车场在煤与瓦斯突出危险性预测预报孔施工完毕时，发生煤与瓦斯突出事故。,类似事故,技术原理,上被保护层,下被保护层,保护层,原始煤体,卸压煤体,保护层开采后，顶底板内煤体移动被保护层地应力降低、发生膨胀变形,保护层开采及卸压瓦斯抽采技术,被保护层相对膨胀变形,被保护层透气性增加,被保护层透气性增加几百几千倍,技术原理,相对变形,相对变形340,保护层开采及卸压瓦斯抽采技术,被保护层钻孔瓦斯抽采量,被保护层瓦斯压力,瓦斯抽采量显著增加单孔流量达1m3/min,瓦斯压力降低到0.5MPa以下,技术原理,保护层开采及卸压瓦斯抽采技术,保护层开采及卸压瓦斯抽采技术,卸压区,应力集中区,应力集中区,关键技术,配套的卸压瓦斯抽采方法,煤层压裂松动爆破水力冲孔、水力扩孔、水力割缝,预抽煤层瓦斯增透技术,地面垂直钻井结构示意图,地面压裂井筛管完井方式示意图,地面钻井及压裂井,松动爆破增透原理,水力冲孔孔群增透,水力诱导孔群增透瓦斯混合流动模型,煤层,裂隙,增透后瓦斯抽采量随时间的变化关系图,孔洞,钻孔,水力诱导提高喷孔效果，由径向流动转变为煤体流向裂隙、裂隙流向钻孔混合流动,单一煤层增透及瓦斯抽采技术,技术原理,淮北祁南煤矿穿层孔与顺层孔抽采,淮北祁南矿倾向顺层长钻孔递进掩护瓦斯抽采,2008年，已形成煤层气井1400口，产气能力6亿m3；投入运行339口，单井日产近2500 m3 /d，日总产气量80万m3,晋煤集团煤层气项目,74,煤与瓦斯突出事故案例分析,75,煤与瓦斯突出事故案例分析,76,煤与瓦斯突出事故案例分析,77,煤与瓦斯突出事故案例分析,78,煤与瓦斯突出事故案例分析,79,煤与瓦斯突出事故案例分析,80,煤与瓦斯突出事故案例分析,煤与瓦斯突出事故救灾要点,1、救护队接到通知后，应以最快速度赶到事故地点，以最短路线进入灾区抢救遇险人员。回采工作面突出，应由两个小队分别从进、回风道进入灾区。灾区进出口应设岗哨，禁止人员进入。救护队进入灾区前，应携带足够数量的呼吸器和自救器，以供遇险人员佩戴。,2、进入灾区前，应先切断灾区电源。如果进去后再发现电源未切断，不得在瓦斯超限的电源开关处切断电源，应在远离灾区的安全地点切断电源。如瓦斯涌出量大，少量瓦斯已侵入主要水泵房，且涌水量大，切断电源会引起淹井危险时，应加强通风，特别要加强电器设备处的通风，并做到送电的设备不停电，停电设备不送电，直到迅速恢复正常通风后，电气设备才能正常运行。,煤与瓦斯突出事故救灾要点,3、救护队进入灾区时应保持原有通风状况，不得停风或反风。回风堵塞引起瓦斯逆流时，应尽快疏通，恢复正常通风。如反向风门受损，大量瓦斯侵入进风时，应迅速堵好，缩小灾区范围。,煤与瓦斯突出事故救灾要点,煤与瓦斯突出事故救灾要点,4、处理煤与瓦斯突出事故时，矿山救护队必须携带0100%的瓦斯检定器，严格监视瓦斯浓度的变化。为了及时抢救遇险人员，应准备一定数量的化学氧自救器或压缩氧自救器与2小时呼吸器。发现遇险人员立即抢救，能行动的佩戴自救器引出灾区；不能行动的则运出灾区；不能自主呼吸的，应迅速运出或创造供风条件就地苏生。如遇险人员过多，一时无法运出，则就近以风幛隔成临时避灾区，以压风管通风，或拆开风筒供风，在避灾区进行苏生，再分批转运到安全地点。,5、救护队进入灾区，应特别观察有无火源，发现火源应立即组织灭火。灭火时，必须严格掌握通风与瓦斯浓度变化，防止瓦斯接近爆炸范围引起爆炸。火灾严重时，应用综合灭火或惰气灭火。进入灾区后，必须认真检查气体和温度的变化，发现空气中CO和温度升高现象时，应提高警惕，并迅速查明原因。如果是大型瓦斯燃烧事故，应立即撤出人员，对火区进行封闭。,煤与瓦斯突出事故救灾要点,6、灾区中发现突出煤矸堵塞巷道，使被堵塞区内人员安全受到威胁时，应采取一切可能措施扒通，或用插板法架设一条小断面通道，救出区内人员。在未扒通前，应利用管路或钻机压风，向堵塞区内供风。,7、清理喷出或突出的煤矸时，应洒水降尘。为防止二次突出及突出孔洞的煤岩垮落伤人，要在堆积物处打密集支柱和防护板。对埋入突出物中的人员，应分析其可能位置，尽快找出。如堆积物过多，应根据具体情况恢复通风，由救护队监护，采掘人员清理。在清理接近突出点时，应有防止再次突出的措施，遇异常情况立即撤人。,煤与瓦斯突出事故救灾要点,8、在灾区或接近突出区工作时，由于瓦斯浓度变化异常，应严加监视。矿灯必须完好，工具必须防爆，在摩擦撞击下，不会发生火花。严禁敲打矿灯，用非防爆工具扒矸石，或摩擦撞击、砸大块煤岩等。在清理中还应注意雷管炸药，防止爆炸。,煤与瓦斯突出事故救灾要点,9、煤层有自然发火危险时，发生突出后要及时清理。清理时要采取措施防止煤尘飞扬，防止清理时出现火源，并要防止再次突出。对突出空洞应充填，空洞过大不能充填或注浆的，应密闭后注浆、隔绝供氧。空间过大的空洞，一般不应从洞内大量放出松散煤体，以免空洞跨塌再次激发突出。,煤与瓦斯突出事故救灾要点,10、抽放管路遭破坏，应及时关闭主、支管阀门。11、如有可能，尽快接通受破坏的压风自救系统管路、恢复压风自救系统。,煤与瓦斯突出事故救灾要点,12、排放瓦斯时，应尽量避免排放的瓦斯-空气流经过带电的电气设备，并严禁经过尚未封闭完毕的火区，应直接将瓦斯引向回风巷道。瓦斯浓度超过0.75%的气流排出井口时，井口50m范围内应设岗哨，严禁烟火，除批准的人员外，其他人员不得接近此地。,瓦斯爆炸发生条件,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,瓦斯爆炸的极限,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,瓦斯爆炸极限的主要影响因素,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,问 题,某矿封闭火区内的可燃气体成份与浓度分别为：CH4-4.5，CO-2.1，C2H4-0.02，C2H6-0.04，请问开启火区是否具有爆炸危险性？,解：可燃气体的总浓度为： CC CH4C COC C2H4C C2H6 4.5+2.1+0.02+0.04=6.66 各种可燃气体占可燃气体总浓度的百分比为： C CH44.5/6.6667.59 C CO2.1 / 6.66 31.51 CC2H40.02 / 6.66 0.3 C C2H62.1 / 6.66 0.6,则该火区内可燃气体的爆炸界限为： 下限 上限因火区可燃气体浓度为6.66%，大于爆炸下限6.1，故有爆炸危险性。,引火源点火能量的影响,瓦斯爆炸的危害,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,案例：矿井瓦斯连续爆炸,时间：1995年6月23日零时16分 地点：淮南谢一矿 二次爆炸次数：1000余次 伤亡情况：死亡76人，伤49人 直接经济损失：327.8万元事故概况：从27日1时20分起，灾区内的瓦斯爆炸一直持续不断。在充分考虑灾区遇难人员已无生还的可能和确认灾区内尚有火源的情况下，为有效地控制灾情扩大，并为抢救灾区遇难人员创造条件，28日指挥部决定对灾区进、回风全部封闭，实施打钻、注浆、注氮灭火措施。（陈家山）,瓦斯爆炸会生产三个致命因素,火焰锋面（火焰前沿）。冲击波。井巷大气成份的变化。,瓦斯爆炸致灾表现(火焰前沿),火焰前沿通过时，人员被烧伤。不但皮肤就连呼吸器官和消化器官的粘膜也会被烧伤。毁坏电气设备与电缆。尤其是电缆，这时能形成危险的第二次火源。还会引起火灾。,瓦斯爆炸致灾表现(冲击波),冲击波是传播压力的突变，是使介质状态参数突跃，并以超声速传播的压力波。正向冲击波传播时，其波速的压力10KPa2MPa，正向冲击波叠加或反射时，可形成高达10MPa的压力。冲击波的传播速度高于音速（340m/s），随着爆炸波的衰减，冲击波转变为声波。,瓦斯爆炸致灾表现(冲击波),正向、反向和斜向冲击波通过时引起的危害人体受创伤，多数情况下，这些创伤具有综合（创伤、烧伤等）多样的特点。,瓦斯爆炸致灾表现(冲击波),冲击波前沿剩余压力对人的作用特点0.0110.02MPa头昏、轻伤0.04MPa 中度创伤：震伤、失去知觉、骨折0.06MPa 重伤：内脏受伤，严重脑震荡、骨折0.3 MPa 有较大死亡可能性（75%） 0.4 MPa 死亡率为100%,瓦斯爆炸致灾表现(冲击波),冲击波前沿剩余压力对物体或巷道的作用特点0.0110.02MPa：支架部分破坏，密闭被破坏（密闭不稳定时）。0.0210.06MPa：木支架相当程度被破坏，金属支架移动，混凝土整体支护发生片状脱落。0.0610.3MPa：木支架完全破坏，金属支架部分破坏，砌碹巷道出现裂隙，片状脱落，铁轨变形，枕木脱开，小于1吨的设备整体破坏、变形、位移，大于1吨设备翻倒、位移、部分变形。,瓦斯爆炸致灾表现(冲击波),移动和破坏设备，可能发生二次着火。破坏支架、顶板冒落、垮塌的岩石堆积物导致通风系统破坏，堵塞巷道使救灾复杂化。0.310.65MPa：金属支架巷道全长全面破坏，形成密实堆积物，整体钢筋混凝土支架部分破坏，混凝土整体遭破坏，设备和设施完全破坏。0.661.17MPa：混凝土支架完全破坏，形成密实堆积物，整体钢筋混凝土支架相当大破坏，可能形成冒落拱。,瓦斯爆炸致灾表现(矿井空气成分改变),氧化反应氧被消耗，氧浓度降低分解出对人体有毒和有害气体形成爆炸性气体,瓦斯爆炸发生原因,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,晋城市属煤矿因主要通风机停风引发的瓦斯爆炸事故情况,1、98.4.21，晋城市泽州县朝坡矿主要通风机停风3天，吸烟引爆瓦斯重大事故。2、98.6.19，晋城市泽州县靳圪塔矿（基建井，独眼井）停电停风4h，接煤电钻插销引爆瓦斯重大事故。3、98.8.10，晋城市泽州县郭庄煤矿，检修主要通风机停风12h，引爆特大事故。4、99.4.15，晋城市泽州县郭庄煤矿二坑口，在井底维修大巷嫌风大，停主要通风机2h，引爆重大事故。5、99.5.21，晋城市阳城县泉乡沟煤矿，停产停风15h，引爆重大事故。 在19901999年45起瓦斯爆炸重特大事故中，有16起是因主要通风机停转，采取自然通风而引爆瓦斯。,引起瓦斯积聚的主要因素,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,2004年2月23日6时10分，黑龙江省鸡西市煤业集团穆棱公司百兴煤矿13#煤层东一掘进工作面发生一起特别重大瓦斯爆炸事故，造成37人（其中女工2人）死亡，直接经济损失246万元。原因：当班瓦斯检查员严重违章，上班时脱岗，没有及时接风筒，致使该工作面处于微风、无风状态，造成瓦斯大量积聚并达到爆炸条件；工人违章拆卸矿灯，矿灯短路产生火花，引起瓦斯爆炸。,鸡西市煤业集团穆棱公司百兴煤矿“2.23”特大瓦斯爆炸事故,2001年7月22日，江苏省徐州市贾汪区岗子村五副井（低瓦斯矿井，3万吨/年，独眼井，巷道式采煤方法，职工350人左右）发生特大瓦斯煤尘爆炸事故，造成92人死亡（含23名女工），直接经济损失538.22万元。原因：主扇未开，采掘工作面处于微风、无风状态，造成工作面瓦斯积聚；不按规定洒水防尘；放明炮产生的火源引起瓦斯爆炸，煤尘参与爆炸。,徐州市贾汪区岗子村五副井发生特大瓦斯煤尘爆炸事故,柏家沟煤矿“8.18”瓦斯爆炸事故,2008年8月18日8时50分，辽宁省沈阳市法库县柏家沟煤矿二水平301采煤工作面发生一起瓦斯爆炸事故。事故当班下井81人，共造成26人死亡（其中1人系事故中受伤经医院抢救无效死亡）。柏家沟煤矿为地方国有煤矿，核定生产能力10万吨/年，属低瓦斯矿井，斜井开拓，中央边界式通风。事故原因：301回采工作面通风管理不到位，造成瓦斯积聚，工作面违章放炮产生明火，引起瓦斯爆炸。,郭家湾煤矿“11.22”瓦斯爆炸事故,2009年11月22日10时，湖南省怀化市辰溪县郭家湾煤矿发生瓦斯爆炸事故，死亡15人。该矿属乡镇煤矿，设计生产能力3万吨/年，事故当时正在技改扩能为4万吨/年，为低瓦斯矿井。该矿以掘代采，通风系统混乱、风量不足，造成瓦斯积聚，煤电钻电缆明接头短路，产生火花引爆瓦斯。,允许串联通风的两种情况,同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路中的采煤工作面、采煤工作面与其相连接的掘进工作面、相邻的2个掘进工作面，布置独立通风有困难时，在制定措施后，可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过1次。采区内为构成新区段通风系统的掘进巷道或采煤工作面遇地质构造而重新掘进的巷道，布置独立通风确有困难时，其回风可以串入采煤工作面，但必须制定安全措施，且串联通风的次数不得超过1次；构成独立通风系统后，必须立即改为独立通风。,引起瓦斯爆炸的火源,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,4月15日14时30分，云南省曲靖市宣威市海岱镇杨梅山煤矿发生一起重大瓦斯爆炸事故，造成12人死亡，3人受伤。事故发生后，该矿转移4名遇难矿工遗体，并伪造入井检身记录，谎报事故真相。事故直接原因：矿井停电停风后，井下部分巷道瓦斯积聚并达到爆炸浓度界限，恢复供电后K7运输巷煤电钻综合保护装置失爆产生火花，引起瓦斯爆炸。,近期事故概况,防治瓦斯爆炸措施,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,改变传统通风方式,采煤工作面传统通风大多采用型通风方式，由于上隅角及回风顺槽瓦斯浓度经常超限，严重影响正常生产。国内外都在配合采煤工艺改革，将传统的型通风方式改为+型、型、型、型、型等。,通风防治瓦斯技术,Y型通风系统根椐采煤工作面进风巷与回风巷的数量和位置的不同，Y型通风系统可以有多种不同的方式。,通风防治瓦斯技术,沿空留巷 Y型通风近距离被保护层卸压瓦斯抽放布置图,两进一回,通风防治瓦斯技术,两巷进风，工作面人员全部位于进风流，作业环境显著改善。可以有效解决工作面上隅角瓦斯积聚。采空区内的热量通过沿空巷道直接进入专用回风巷。支护困难。采空区自燃发火。,机电设备和机械等产生的热量，通过进风流带入沿空巷道进入到专用回风巷。,Y型通风的特点：,通风防治瓦斯技术,Z型后退式通风系统 特点：采空区瓦斯不会涌入工作面，而是涌向回风巷。,采空区,W型后退式通风系统 特点：用于高瓦斯的长工作面或双工作面，进回风巷均布置在煤体中。,通风瓦斯防治瓦斯技术,工作面采用了近似“+”型通风方式，尾巷风量在100200m3/min，尾巷泄排绝对瓦斯量363/min，对处理采空区瓦斯效果较明显。,通风防治瓦斯技术,H型通风系统特点：工作面风量大，采空区瓦斯不涌向工作面，气候条件好，增加了工作面的安全出口。但沿空护巷困难。适用于工作面和采空区的瓦斯涌出量均较大的情况。,利用均压技术,实质：通过设置调压装置或调整通风系统，以降低漏风通道两端的风压差，减少漏风量。根据采场瓦斯流动规律，导致型通风系统上隅角及回风顺槽瓦斯浓度超限，主要原因是采空区的瓦斯向上隅角汇集。采用均压技术降低采面上、下巷端口的压差，不仅降低采空区向采面涌出的瓦斯量，也是防治采空区遗煤自燃的主要途径。,利用均压技术,常用均压技术风机调压调节风窗调压风窗-风机联合调压,局部瓦斯积聚防治技术,（1）脉动风扇：采用脉动风扇设备，增大采、掘工作面风流的紊流度，使瓦斯较好的混合于风流中，防止瓦斯积聚。（2）抽出式无火花风机：利用抽出式风机抽放积聚的瓦斯。（3）小型液压风机：在局部瓦斯积聚处，采用无电源的液压风机，混合瓦斯和风流，防止瓦斯积聚。,局部瓦斯积聚防治技术,（4）引射器：在局部瓦斯积聚处，采用水力或风力引射器，混合瓦斯和风流，防止瓦斯积聚。（5）盲巷积聚瓦斯排放：全自动巷道瓦斯排放自控装置，利用计算机和传感技术，实现盲巷瓦斯排放全部自动化。（6）移动泵站：在局部瓦斯积聚处，利用一定技术手段和移动泵站进行瓦斯抽放，减少局部瓦斯涌出，防止瓦斯积聚。,局部通风管理,局部通风是矿井“一通三防”中关键性工作。据统计，多年来全国煤矿所发生的较大爆炸事故中，掘进工作面高居首位。19491995年间，全国重点矿井发生死亡3人/次的瓦斯煤尘爆炸事故中，掘进工作面发生起数和死亡人数双居第一。某矿业集团，从建局到2007年共发生三起瓦斯爆炸伤亡事故，全都发生在掘进工作面。,按煤矿安全规程规定，抓好局部通风管理，控制事故发生，应做好以下工作：（1）局部通风机安装、使用、管理（2）供电要可靠（3）监测设备要完善,第一百二十八条 安装和使用局部通风机和风筒应遵守下列规定：第1款：局部通风机必须由指定人员负责管理，保证正常运转。第2款：安装位置及风量、风速的规定（1）压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m；,局部通风机安设位置,案 例,20世纪80年代，抚顺马架子地方煤矿，由于局部通风机安设位置不正确，巷道供风量不足，局部通风机吸入顶板瓦斯，并形成循环风，掘进巷道风流中瓦斯浓度迅速上升导致爆炸事故。,（2）全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量，局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速必须符合本规程第一百零一条的有关规定。,井巷中的允许风流速度,2000年9月27日20时38分，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生瓦斯爆炸事故。事故波及除+1800水平大巷以外的所有井下地点。井下作业的224名矿工中，160人遇难，11人重伤，83人生还。原因：违规排瓦斯循环风拆卸矿灯,贵州水城木冲沟矿瓦斯爆炸事故,其他案例,1991.5，山西怀仁县窑子头矿，三台局部通风机安装于同一巷道内且相距很近，巷道中全风压供风量严重不足，产生大量循环风流，造成瓦斯积聚进而发生爆炸事故，导致42名矿工遇难。,第3款：局部通风机配置及供电方式（1）高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。,（2）正常工作的局部通风机必须采用三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电，专用变压器最多可向4套不同掘进工作面的局部通风机供电；备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工作的局部通风机故障时，备用局部通风机能自动启动，保持掘进工作面正常通风。,第4款：其他地点风机配置及供电方式（1）其他掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可不配备安装备用局部通风机，但正常工作的局部通风机必须采用三专供电。（2）或正常工作的局部通风机配备安装一台同等能力的备用局部通风机，并能自动切换；正常工作的局部通风机和备用局部通风机的电源必须取自同时带电的不同母线段的相互独立的电源，保证正常工作的局部通风机故障时，备用局部通风机正常工作。,第5款：必须采用抗静电、阻燃风筒。风筒口到掘进工作面的距离、混合式通风的局部通风机和风筒的安设、正常工作的局部通风机和备用局部通风机自动切换的交叉风筒接头的规格和安设标准，应在作业规程中明确规定。,巨源煤业有限公司“127”重大瓦斯爆炸事故,2010年12月7日15时35分，河南省义煤集团巨源煤业有限公司发生一起重大瓦斯爆炸事故，造成26人遇难、12人受伤（其中2人重伤）。设计生产能力15万吨/年，属低瓦斯矿井，事故发生前处于隐患整改阶段。原因：在越界的南区打开密闭非法组织生产时，积聚的瓦斯遇明火引起瓦斯爆炸。 采用明令禁止的高落式采煤法，违规采用编织袋用作局部通风机风筒，瓦斯超限作业，副矿长该带班而未带班下井等。,第6款：正常工作和备用局部通风机均失电停止运转后，当电源恢复时，正常工作的局部通风机和备用局部通风机均不得自行启动，必须人工开启局部通风机。（启动设备应具备防自行启动的电气闭锁功能）,第7款：使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证当正常工作的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。正常工作的局部通风机故障，切换到备用局部通风机工作时，该局部通风机通风范围内应停止工作，排除故障；待故障被排除，恢复到正常工作的局部通风后方可恢复工作。使用2台局部通风机同时供风的，2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁。,鸡西城子河矿“620”瓦斯爆炸事故,鸡西城子河矿西二采区145采煤工作面802全煤巷道于2001.10开始施工，在施工240m后因顶板破碎于02.2停工封闭。02.5.24打开密闭，排完瓦斯后抽排积水回撤设备，6.16改作145采面的临时水仓，由于没有形成全风压通风的通风系统，故利用局部通风机通风。6月20日9时3分，局部通风机停止运转，至事故发生时处于无风状态长达42min，造成瓦斯积聚。因该处局部通风机未实现风电闭锁，风机停转后巷道内依然正常供电，结果因潜水泵开关虚插失爆，工人启动连锁开关给水泵开关送电时产生电弧引起瓦斯爆炸，导致124人死亡、24人受伤。,第8款：每10天至少进行一次甲烷风电闭锁试验，每天应进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验，试验期间不得影响局部通风，试验记录要存档备查。第9款：严禁使用3台以上（含3台）局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用台局部通风机同时向个作业的掘进工作面供风。,第一百二十九条 使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电、故障等原因停风时，必须将人员全部撤至全风压进风流处，并切断电源。恢复通风前，必须由专职瓦斯检查员检查瓦斯，只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可由指定人员开启局部通风机。,案 例,02年城子河矿“620”瓦斯爆炸事故，直接原因:局部通风机停电停风。1991年山西省怀仁县王卞庄煤矿春节放假时，采区内的局部通风机停止运转，掘进巷道内瓦斯超限，在恢复工作时，由于矿灯失爆，产生火花而引发瓦斯爆炸事故，死亡12人。,2011年3月24日，吉林省白山市浑江区通沟煤矿发生一起重大瓦斯爆炸事故，造成13人死亡、6人受伤。该矿属乡镇煤矿，核定生产能力4万吨/年，为低瓦斯矿井。初步分析，这起事故的直接原因是：矿井局部通风管理混乱，随意开停局部通风机，造成瓦斯积聚，带电维修开关产生电火花引起瓦斯爆炸。,第一百三十七条 采煤工作面瓦斯涌出量大于或等于20m3/min、进回风巷道净断面8m2以上，经抽放瓦斯达到煤矿瓦斯抽采基本指标的要求和增大风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不符合本规程第一百三十六条的规定时，由企业主要负责人审批后，可采用专用排瓦斯巷，专用排瓦斯巷的设置必须遵守下列规定：,（一）工作面风流控制必须可靠。（二）专用排瓦斯巷道必须在工作面进回风巷道系统之外另外布置，并编制专门设计和制定专项安全技术措施；严禁将工作面回风巷作为专用排瓦斯巷管理。（三）专用排瓦斯巷的风流瓦斯浓度不得超过2.5%，其风速不得低于0.5m/s；专用排瓦斯巷道进行巷道维修工作时，瓦斯浓度必须低于1.0%。,（四）专用排瓦斯巷及其辅助性巷道内不得进行生产作业和设置电气设备。（五）专用排瓦斯巷内必须使用不燃性材料支护，并应当有防止产生静电、摩擦和撞击火花的安全措施。（六）专用排瓦斯巷必须贯穿整个工作面推进长度且不得留有盲巷。,（七）专用排瓦斯巷内必须安设甲烷传感器，甲烷传感器应悬挂在距专用排瓦斯巷回风口1015m处，当甲烷浓度达到2.5%时，能发出报警信号并切断工作面电源，工作面必须停止工作，进行处理。（八）专用排瓦斯巷禁止布置在易自燃煤层中。,专用排瓦斯巷示例,顶煤专用排瓦斯巷内错顶煤专用排瓦斯巷外错顶煤双专用排瓦斯巷（内错、外错）顶煤双专用排瓦斯巷（两条内错）顶板高抽巷,1）顶煤专用排瓦斯巷内错,2）顶煤专用排瓦斯巷外错,3）顶煤双专用排瓦斯巷（内错、外错）,4）顶煤双专用排瓦斯巷（两条内错）,5）顶板高抽巷,防治瓦斯爆炸范围扩大措施,三、瓦斯爆炸事故预防与处理,水 槽 隔 爆 装 置,KYG型快速移动式隔爆棚,图3-3-6 ZYB-S 型自动产气式抑爆装置的抑爆原理示意图1-火焰阵面；2-火焰传感器；3-控制单元；4-喷洒器,EGB-Y自动防隔爆装置,自动隔爆装置在巷道中的安装方式之一,抑爆器消烟剂试验现场,消焰剂喷出0.25秒时的状态,事故案例分析,事故案例分析,瓦斯爆炸事故案例分析,瓦斯爆炸事故,瓦斯爆炸事故,局部风机,停风积存大量瓦斯巷道，正 排 放 瓦 斯,循 环 风,新鲜风不够四台局部风机用，产生循环风,高浓度瓦斯回流，遇拆卸矿灯的火源引起爆炸。,木冲沟矿因循环风引起瓦斯爆炸示意图,瓦斯爆炸事故,爆炸事故的处理,一般瓦斯爆炸事故的处理高浓度瓦斯爆炸事故的处理煤尘爆炸事故的处理,一般瓦斯爆炸事故的处理,1、了解灾情爆炸地点及波及范围人员分布及其伤亡情况通风情况风量大小、风流方向、风门等通风构筑物的损坏情况等灾区瓦斯情况CH4浓度、烟雾大小、CO浓度及其流向等是否发生了火灾主要通风机工作情况通风机是否正常运转、防爆门是否被吹开、风机房水柱记读数变化？,一般瓦斯爆炸事故的处理,2、分析判断灾情1）根据灾区通风情况和hs的变化情况，判断通风系统的破坏程度。若hs增大，则说明灾区巷道冒顶，通风路线受阻；若hs减小，则说明灾区风流短路。2）是否会产生连续爆炸。若冒顶，风道被堵塞，瓦斯涌出，并存在高温热源，则能连续爆炸。3）是否会发生火灾。4）可能影响的范围。,一般瓦斯爆炸事故的处理,3、做出决定并下达命令1）切断灾区电源2）撤出灾区和可能影响区域的所有人员3）向集团公司汇报并召请救护队4）成立抢险救灾指挥部，并制定救灾方案5）保证主要通风机和空压机正常运转6）保证升降人员的井筒正常提升7）清点井下人员，控制入井人员8）矿山救护队到矿后，抢救遇险人员、侦察灾情、扑火、恢复通风系统，防止再次爆炸。9）命令有关单位准备救灾物资，医院准备救伤员。,高浓度瓦斯爆炸事故的处理,瓦斯喷出或煤与瓦斯突出后，高浓度瓦斯被风流稀释到爆炸界限以内引起的瓦斯爆炸。第一次爆炸后，灾区内仍存在大量高浓度瓦斯，被风流冲淡后遇火源即可再次爆炸。故应首先查明灾区有无火源。1）若有火源存在，严禁启动局部通风机供风，否则，风流既冲淡了高浓度的瓦斯，又提供了爆炸所需的O2。此时，应在不供风的条件下集中力量救人和灭火，无法灭火或灭火无效时，应及时封闭。2）若无火源，则应在集中力量救人后，按排放瓦斯的要求处理积存的瓦斯。,煤尘爆炸事故的处理,煤尘连续爆炸的可能性很大。灾害发生时，首先切断灾区（甚至灾区周围区域）的电源，而且停电操作应在灾区以外的地点进行，以免再次引起爆炸。在对灾区进行侦察的过程中，发现火源要立即扑灭，防止二次爆炸。若火势较大，暂时不能扑灭时，应立即局部封闭，再研究灭火方案，防止再次引起瓦斯或煤尘爆炸。,瓦斯爆炸救灾技术,1、瓦斯爆炸事故按其特点与波及范围、破坏情况可以分为：局部（或称简单）爆炸大型（或称复杂）爆炸连续（或称极复杂）爆炸,瓦斯爆炸救灾技术,2、发生瓦斯连续爆炸的条件防止在处理事故时发生连续爆炸，应严密注意以下几种情况：a、有火源、火种，有瓦斯来源的掘进巷道中，遇风筒脱节、损坏、停风，或是盲洞。b、有积存瓦斯空间，有火源、火种，且不断地或间歇性向内供风的采空区。,瓦斯爆炸救灾技术,c、瓦斯异常涌出区，通风不畅，且有火源、火种的工作面。d、瓦斯异常喷出或突出时，高浓度瓦斯遇火源发生燃烧，随着涌出瓦斯量减少以及通风条件改变，使高浓度瓦斯降到爆炸界限，出现连续爆炸。e、在封闭火区时，瓦斯如有积聚条件也会出现爆炸或者连续爆炸。f、其它类似上述条件的情况。,3、瓦斯连续爆炸的几种情况井下发生瓦斯连续爆炸的原因一般有两种可能：一是爆炸引燃了坑木或其他可燃物而引发火灾，而附近有瓦斯继续涌出且达到一定浓度和有足够氧气，就可能发生第二次、第三次、第四次爆炸；二是在反向冲击过程中，反向冲击的空气中含有足够的瓦斯和氧气，而爆源附近的火源尚未熄灭，或因爆炸产生有新火源，就有可能造成第二次甚至多次连续爆炸。,3、瓦斯连续爆炸的几种情况（1）单纯型瓦斯连续爆炸。大多数属这一类型。（2）混合型瓦斯连续爆炸。如1968-10-24新汶华丰矿特大煤尘爆炸事故，当时15层煤巷掘进工作面放炮时，引起煤尘飞扬并燃烧，此时因局部通风机停风瓦斯积聚达到爆炸浓度而引起瓦斯煤尘混合爆炸，在高温高压高速冲击下，巷道内沉积煤尘飞扬造成传递火种的条件，使-210m大巷2000m长的井巷里沿东西方向发生了煤尘连续爆炸，造成108人遇难的惨痛事故。,3、瓦斯连续爆炸的几种情况（3）不规律性瓦斯连续爆炸。如淮南谢二矿1993-1-15瓦斯连爆事故中，共连爆5次，其中间隔时间最短的为3min，最长的一次间隔时间为16