防止摩擦火花引发瓦斯煤尘事故的研究

1、 防止摩擦火花引发瓦斯煤尘事故的研究 瓦斯煤尘爆炸事故具有突发性和严峻破坏性，一旦发生就会造成重大的人员伤亡和财产 损失。我国46的国有重点煤矿为高瓦斯矿和瓦斯突出矿井, 有煤尘爆炸危急的矿井59 5处，占84.9。据统计，2000年全国煤矿生产事故死亡5798人，其中，瓦斯事故造成的死 亡人数高达3311人，占死亡人数的57.1%。死亡10人以上的事故75起，死亡1398人，其中瓦 斯事故多达69起，死亡1323人，分别占92.0%和94.6%。 1引发瓦斯煤尘爆炸事故的因素分析 引燃瓦斯，酿成瓦斯爆炸事故必需具备3个基本条件：一是瓦斯浓度达5%16%；二是存在高 温热源；三是空气-瓦斯混合

2、气体中的氧气含量在12%以上。煤矿中除盲巷、火区等不通风的 地点氧浓度达不到12%外，其它地方的氧浓度都在12%以上，因此，防止瓦斯爆炸的重点在于 实行各种措施防止爆炸条件中的前2个条件。 引起煤尘爆炸的3个基本条件是：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必需悬浮在空气中，并达到一 定浓度；有一个能点燃煤尘爆炸的热源。影响煤尘爆炸的影响主要有煤的物理化学性质、煤 尘的粒度、瓦斯与岩粉的混入等。 所以，要防止煤尘和瓦斯爆炸必需从引燃瓦斯爆炸和煤尘爆炸的3个基本条件着手，想尽一 切方法掌握煤尘和瓦斯形成爆炸所具有的条件。 据对361次一次死亡3人以上的瓦斯事故引爆火源的分析结果表明：电气火花引燃的为150次

3、，占总次数的41.55；放炮火源引燃的108次，占29.92；摩擦撞击引次，占8.59；吸 烟明火7次，占1.94；其它火源65次，占18.0。 从上述事故调查分析资料，引发瓦斯煤尘爆炸事故最直接缘由中，居首位的因素是电火花， 其次是放炮引起的，但由矿井机械或金属、岩石因摩擦撞击产生火花引起的瓦斯、煤尘爆炸 事故也占相当比例。目前，对矿井电气火花和放炮会引起瓦斯煤尘爆炸事故，全国煤矿的各 级领导和工程技术人员比较了解，并引起相高度重视，实行了相应的防治措施；而对矿井机 械或金属、岩石因摩擦撞击产生火花引起的瓦斯、煤尘爆炸事故，经常缺乏足够的熟悉。为 此，本文对摩擦火花引发瓦斯和煤尘爆炸事故的预

4、防进行一些分析与探讨。 2摩擦火花产生的种类 21机械摩擦撞击火花 为增加机械设备、器具的性能，减轻其重量，煤矿井下普遍采纳了轻铝合金材料硅铝明合 金。通过对有关科研部门和详细的试验证明，采纳射钉枪和以压缩空气为动力枪械进行高速 发 射，并冲击硅铝合金试样，可产生火花。明确验证了硅铝明合金产生火花引燃瓦斯的状况， 结果表明：即使是在能量仅为26.5J那样小的状况下，也有点燃瓦斯的危急。 早在1989年初，原中国煤炭总公司在分析全国煤矿发生的瓦斯重大事故确认：煤矿井下使用 硅铝明合金摩擦撞击产生火花是引起瓦斯爆炸事故的点火源之一。另外，在摩擦撞击火花中 ，不但旋转或撞击摩擦能产生火花，而且自由落

5、体打击摩擦对铝合金也会产生火花。试验证 明：具有1766J冲击能量的硅铝明合金，在自由落体下产生的火花，其对瓦 斯的引燃率高达40%。因此，在煤矿井下，尤其抢救人员在排放瓦斯或在高瓦斯区工作时， 肯定要做到科学地选用和操作轻铝合金设备及用具，以确保平安抢救工作的顺当进行。 22岩石摩擦撞击火花 煤矿井下有不少岩层为石英质砂岩，在煤层里有不少黄铁矿集合体。试验证明，两者都具有 摩擦着火的潜在因素，而且石英质砂岩的摩擦着火强度是随岩石中的石英含量的增加而增加 。且与它的粒径大小有关。当石英粒径在大于70mm时，就能产生摩擦着火。黄铁矿集合体摩 擦着火的机理与石英不同，它是黄铁矿的矿粒散放在空气中被

6、氧化燃烧而引燃瓦斯引起爆炸 。吉林省某矿，煤层中含有黄铁矿，顶板为石英质砂岩，由于通风混乱，造成瓦斯积聚 ，顶板来压发生冒顶，其冒落的岩石相互撞击产生火花引起瓦斯爆炸，死亡多人。因此，在 高瓦斯或瓦斯突出区工作，要时刻留意检查瓦斯的变化状况，还要随时留意检查工作现场顶 板和岩石性质的变化状况，实行坚决措施以防事故发生。 23机械和岩石摩擦撞击火花 机械和岩石摩擦撞击火花的种类许多。如采掘工作面的采掘机械截齿截入岩石产生的火花； 掘进迎头风镐、钢钎旋转与岩石摩擦撞击产生的火花；井下工人用镐、钎、铁锹掏挖孔槽 和装卸岩石等撞击产生的火花以及岩石自由落下与金属器具碰撞产生的火花等。这类火花极 为简单，但能量一般较小，不足以引燃瓦斯。但它是随其相互间摩擦撞击猛烈程度而变化的 。本文对摩擦机械能产生着火源的物理机理讨论和有关讨论人员在对金属与岩石摩擦撞 击产生火花的机理过程讨论结果均表明：在金属与岩石撞击或相互猛烈摩擦出的部分灼热导 致 熔化的颗粒沿着旋转或飞散的轨迹飞溅，颗粒在离切削表面1030cm 处最先产生火