煤矿瓦斯爆炸事故的预防

一、瓦斯爆炸的条件瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生激烈氧化反应的过程，必须同时具备下列三个条件。(一)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，可使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。瓦斯浓度在9.5%时爆炸性最强。(二)点燃瓦斯的火源。引爆火源温度为650℃一750℃且火源存在时间大于瓦斯爆炸感应期。井下煤炭自燃、明火、电气火花、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。例如，任何人都应自觉地不把火种带到井下、不在井下吸烟、不随意打开矿灯。(三)空气中的氧气含量。如果空气中氧气含量低于12%，瓦斯就会失去爆炸性。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。以上三个条件只有在同一时空集合时，才会发生瓦斯爆炸事故。二、瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害是极其严重的，不仅毁坏井巷和设备，更会危害矿工生命安全。瓦斯爆炸的危害性表现在以下几个方面：(一)产生大量的剧毒气体一氧化碳。井下发生瓦斯爆炸后将会产生大量一氧化碳，是瓦斯爆炸造成人员伤亡的主要原因。从以往事故分析看：爆炸后的有毒有害气体的中毒是造成人员死亡的主要原因，占死亡总数的70%～80%。(二)产生高温。瓦斯爆炸的瞬间温度可达1850～2650℃。这对井下人员和设备造成危害。(三)产生冲击波。瓦斯爆炸以后，巷道中的空气压力约为爆炸前的7倍左右。高压空气以每秒几百米的冲击波向四周扩张，不仅摧毁巷道支架和设备，同时也是造成人员伤亡的重要原因之一，还可扬起煤尘、引发煤尘爆炸。冲击波通过时会对人体造成危害，多数情况下，这些创伤具有综合(创伤、烧伤等)多样的特点。(四)瓦斯爆炸后，爆炸地点由于空气稀薄、温度急剧下降，水蒸气凝结成水。在爆源附近会迅速形成低压区，因而爆炸波又会反向冲击，这对巷道的破坏性更大。当低压区迅速积聚瓦斯或反向，冲击的空气中带来瓦斯足够多又有充足氧气和引爆火源时，便会形成二次爆炸。三、煤矿井下瓦斯爆炸事故原因分析1、火源井下的一切高温热源——电气、放炮、摩擦、静电等。2、发生地点掘进工作面占80%~90%，采煤工作面占10%~20%采煤工作面发生地点：上隅角、采煤机滚筒附近。掘进面发生的原因：一方面是这些地点采用局部通风机通风，如果局部通风机停止运转、风筒末端距工作面较远、风筒漏风太大或局部通风机供风能力不够，以致风量不足或风速过低，瓦斯容易积聚。另一方面，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，容易产生高温火源。四、瓦斯爆炸事故的预防预防瓦斯爆炸主要有以下3个方面：防止瓦斯积聚、防止引爆瓦斯和防止瓦斯爆炸事故的扩大。(一)防止瓦斯积聚的措施1、加强通风管理通风是防止瓦斯积聚的主要措施。必须建立一个完善合理的矿井通风系统，加强通风管理，做到有效，稳定，可靠，连续不断地向井下所有用风地点输送足够的新鲜空气，以保证及时冲淡和排除矿井瓦斯和粉尘，使井下各处的瓦斯浓度符合《规程》的要求，这是防止矿井发生瓦斯爆炸事故的可靠保证。1)合理选择最佳的通风系统，采用分区通风，尽量避免角联通风。2)采用机械通风，全矿井或一翼使用的主通风机台数、能力以及备用通风机的启动均要符合《规程》规定。3)瓦斯矿井一般应采用抽出式通风，以防止主通风机停止运转时，积存在采空区的瓦斯大量涌出。4)正确分配风量，使每一工作面都有足够的风量通过。5)正确选择通风构筑物，并加强管理，防止漏风。6)在瓦斯矿井中，回采工作面、回风巷道都要采用上行风。7)瓦斯矿井的掘进工作面，禁止用扩散通风。8)临时停工的地点，不得停风，否则必须设置栅栏、提示警标，切断电源，禁止人员入内。停工区瓦斯浓度达3%或其它有害气体超过规定时，必须予以封闭。2、加强瓦斯检查与监测1)井下各处允许的瓦斯浓度值及超限时的措施《煤矿安全规程》对井下各处允许瓦斯浓度的限值及超限时应采取的措施，都作了明确的规定2)《煤矿安全规程》关于矿井瓦斯检查的制度要求(l)采掘工作面的瓦斯浓度检查次数：①低瓦斯矿井每班至少检查两次，高瓦斯矿井每班至少检查3次。②有煤(岩)与瓦斯突出危险的采掘工作面，以及有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出量较大、变化异常的采掘工作面，都必须有专人经常检查瓦斯，并安设甲烷断电仪。(2)采掘工作面CO2浓度每班至少应检查两次;有煤(岩)与CO2突出危险的采掘工作面，以及CO2涌出量较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查CO2浓度。本班未进行工作的采掘工作面，瓦斯和CO2应每班至少检查一次;可能涌出或积聚瓦斯或CO2的硐室和巷道的瓦斯或CO2应每班至少检查一次。(3)在有自燃发火危险的矿井，必须定期检查CO浓度、气体温度等的变化情况。(4)井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查一次，挡风墙外的瓦斯浓度每周至少检查一次。(5)在爆破过程中，严格执行“一炮三检制”，爆破工、班(组)长、瓦斯检查员每次检测瓦斯的结果都要互相核对，并且每次都以3人中检测所得最大瓦斯浓度值作为检测结果和处理依据。(6)其它作业地点或应该检查瓦斯和CO2地点，瓦斯和CO2检查次数由矿总工程师决定，但每班至少检查一次。(7)瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查班报。每次检查结果必须记入瓦斯检查班报手册和检查地点的记录牌上，并通知现场工作人员。(8)通风安全管理部门的值班人员，必须审阅瓦斯检查班报表，掌握瓦斯变化情况，发现问题及时处理，并向矿调度室汇报。瓦斯检查与监测不仅是矿井通风管理工作的一项重要内容，也是保证矿井安全生产和防止重大事故发生最基本、最关键的环节。严格执行《规程》有关瓦斯浓度的规定，按《规程》的要求排放瓦斯，及时处理局部积聚的瓦斯，防止瓦斯积聚。3、及时处理局部积聚的瓦斯。1)采煤工作面上隅角瓦斯积聚处理迫使一部分风流流经工作面上隅角，将该处积存的瓦斯冲淡排出;全风压引排法;高瓦斯工作面采用并联掺新的通风系统;上隅角排放瓦斯。(1)风障引导风流法该方法是在工作面支柱或支架上悬挂风帘或苇席等阻挡风流，改变工作面风流的路线，以增大向回风隅角处的供风。(2)风筒导排风流法该方法是利用铁风筒和专门的排放管路引排回风隅角积聚的瓦斯。(3)尾巷排风法尾巷排放瓦斯是利用与工作面回风巷平行的专门瓦斯排放巷道，通过其与采空区相连的联络巷排放瓦斯的方法。(4)调整通风方式法2)综采面处理(1)加大工作面风量。例如有些工作面风量高达1500～2000m3/min。为此，应扩大风巷断面与控顶宽度，改变工作面的通风系统，增加进量。(2)防止采煤机附近的瓦斯积聚。可采取下列措施：增加工作面风速或采煤机附近风速。国外有些研究人员认为，只要采取有效的防尘措施，工作面最大允许风速可提高到6m/s。工作面风速不能防止采煤机附近瓦斯积聚时，应采用小型局部通风机或风、水引射器加大机器附近的风速。采用下行风防止采煤机附近瓦斯更容易积聚。3)、顶板附近层状积聚处理;(1)加大巷道的平均风速，使瓦斯与空气充分地紊流混合。一般认为，防止瓦斯层状积聚的平均风速不得低于0.5～1m/s。(2)加大顶板附近的风速。如在顶梁下面加导风板将风流引向顶板附近;或沿顶板铺设风筒，每隔一段距离接一短管;或铺设接有短管的压气管，将积聚的瓦斯吹散;在集中瓦斯源附近装设引射器。(3)将瓦斯源封闭隔绝。如果集中瓦斯源的涌出量不大时，可采用木板和粘土将其填实隔绝，或注入砂浆等凝固材料，堵塞较大的裂隙。4)、顶板冒落孔洞内积聚处理;用砂土将冒落空间填实;用导风板或风筒接岔(俗称风袖)引入风流吹散瓦斯。5)、恢复有大量瓦斯积存盲巷或打开封闭4、抽放瓦斯对瓦斯含量大的煤层，进行瓦斯抽放，降低煤层及采空区的瓦斯涌出量。(二)防止引爆瓦斯的措施防止引爆瓦斯的措施是严禁和杜绝一切非生产性火源;严格管理和控制生产中可能产生的火源或热源，防止火源、热源的产生或限制其引爆瓦斯的能力。1、加强明火管理，提高防火意识严禁携带烟草、易燃品、点火物品下井;必须有防止烟火进入井筒的安全措施;井下严禁使用电炉和灯泡取暖;井口房、通风机房周围20m内禁止存在明火;井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊等工作，如果必须进行，应遵守《规程》规定;矿灯发放前应保证完好，否则不得发出，矿工应爱护矿灯，严禁拆开、敲打、撞击矿灯;严格井下火区管理。2、严格执行爆破制度，防止出现爆破火焰严格炸药、雷管的管理，采掘工作面都必须使用煤矿安全炸药和瞬发雷管。使用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期不得超过130ms。打眼、装药、爆破都必须符合《规程》的的规定，严禁采用明火爆破和放糊炮，严禁用炮崩卡在溜煤眼中的煤和矸石。3、加强机电设备管理，防止出现电火花井下机电设备的选用和井下供电，应符合《规程》的要求;井下严禁带电作业，不得带电检修、搬迁电气设备及电缆、电线;井下机电设备的运行、维护修理等工作必须符合要求。4、其他引火源的治理防止摩擦和撞击火花的产生，防止静电火花的产生;使用柴油机车的矿井要严禁司机拆除防爆装置;防止煤炭自燃引爆瓦斯。除上述方法外，地面的闪电或突发的电流也可能通过井下管道进入可能爆炸区域而引爆瓦斯。因此，通常应当截断通向这些区域的铁轨、金属管道等。(三)防止瓦斯爆炸事故扩大的措施1、合理布置矿井通风系统矿井通风系统力求简单、完整;矿井必须实行分区通风，并联风路;矿井各水平、各采区都必须设置单独的回风道，采掘工作面要实行独立通风;不用的巷道应及时封闭;入井工人要配带自救器等。2、编制灾害预防和处理计划矿井每年应编制灾害预防和处理计划，加强教育，提高职工的抗灾能力，使每一个职工熟悉这个计划，掌握预防瓦斯爆炸的基本知识和有关规章制度。3、加强防爆隔爆设施的管理在风井口应安设防爆门，主要通风机必须有反风装置。矿井还必须设置岩粉棚和水幕装置，以免造成连锁爆炸。井下有关地点按《规程》要求安设隔爆设施。五、瓦斯治理的十二字方针煤矿瓦斯灾害是一种对煤矿安全生产有较大影响的自然灾害，瓦斯事故时刻威胁着煤矿生产安全和职工的人生安全，所以对瓦斯灾害的防治一直是煤矿安全工作的重中之重。在技术管理上，我国提出“先抽后采、监测监控、以风定产”综合治理瓦斯灾害的十二字方针。“先抽后采”是瓦斯防治的基础，是从源头上治理瓦斯灾害的德治本措施和关键之举;“监测监控”是防止瓦斯事故的重要防线和保障措施;“以风定产”是防止瓦斯的基本生产管理措施，也是防止瓦斯积聚的先决条件，三者是一个相辅相成的有机整体。十二字方针是各类煤矿瓦斯灾害防治的指南，只要认真执行，瓦斯事故是可以有效控制的。(一)瓦斯抽放有关规定1、设置井下临时抽放瓦斯泵时应遵守的规定:临时抽放瓦斯泵站应安设在抽放瓦斯地点附近的新鲜风流中。抽出的瓦斯可引到地面、总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷，但必须保证稀释后风流中瓦斯浓度不超限。抽出的瓦斯排入回风巷时，在排瓦斯管路出口必须设置栅栏，悬挂警戒牌等。栅栏设置的位置上风侧距管路出口5m，下风侧距管路出口30m，两栅栏之间禁止任何作业。在下风侧栅栏外必须设置甲烷断电仪或矿井安全监控系统的甲烷传感器，巷道风流中瓦斯浓度超限报警时，应断电、停止瓦斯抽放;进行处理。2、抽放瓦斯必须遵守下列规定:地面利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30%，且在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火防回气和防爆炸作用的安全装置。不利用瓦斯，采用于式抽放瓦斯设备时，抽放瓦斯浓度不得低于25%。抽放容易自燃和自燃煤层的采空区瓦斯时，必须经常检查一氧化碳浓度和气体温度等有关参数的变化，发现有自然发火征兆时，应立即采取措施。井下敷设的瓦斯管路，不得与带电物体接触，并应有防止砸坏管路的措施。(二)以风定产内容1、“以风定产”是安全生产需要，是以人为本关爱生命的要求。2、矿井每年安排采掘作业计划时必须核定矿井生产和通风能力，按实际供风量核定矿井产量。在通风能力允许的范围内组织生产，严禁超通风能力生产。3、采区、采煤工作面必须实行独立通风。在安排采区、采煤工作面的生产时，必须按规定进行风量计算，并按实际供风量确定产量。严禁在风量不足的情况下安排生产。4、新水平、新采区投产之前，必须进行通风系统调整，必须按规定进行风量计算，并按实际供风量安排生产。在通风系统不合理、不稳定或风量不足的情况下，严禁开采。5、井下出现风速超限、瓦斯积聚、不合理串联风时等同超能力生产。实施“以风定产”方针，必须明确两个问题:一是矿井生产时实际需要的风