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1、矿井瓦斯爆炸的原因及防治措施 学 院； 矿业学院专 业： 采矿专业班 级： 082学 号： 学生姓名： 指导教师： 2011年 12 月 15 日矿井瓦斯爆炸的原因及防治措施摘要：在众多煤矿事故中，瓦斯爆炸造成的危害最大，从每年的事故统计来看，绝大多数特大事故都是由于瓦斯爆炸引起的。而在我国目前国有重点煤矿大多数属于瓦斯矿井，其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44。预防、控制瓦斯爆炸事故，是实现煤矿安全生产的关键。瓦斯防治是煤矿安全工作的重中之重，在提高每个干部职工对瓦斯的认识，特别是对瓦斯危害性的认识的同时，必须采取有利措施，有效防治煤矿重特大瓦斯事故的发生，以确保煤矿的安全生产。关键
2、词：瓦斯爆炸；提高认识；防治措施1 什么是瓦斯爆炸 瓦斯爆炸是瓦斯在一定浓度范围内受激发而发生的剧烈化学反应,反应时产生大量的热和气体，主要是以CH4为主的瓦斯与空气的混合气体点燃后发生剧烈化学反应的结果。瓦斯爆炸是自由基链反应过程，它包括链引发、链传递、链分支和链终止等过程。如果混合气体各成分达到爆炸浓度范围，并且存在火源点，链反应过程就会被引发，链传递和连分支反应随之很快发生，反应速度急剧增加，反应放出的热量使气体温度迅速升高，体积剧烈膨胀，从而引起爆炸。1.1瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸是我国煤矿生产中最常见的灾害事故,不仅造成大量人员伤亡,而且严重摧毁井巷设施,中断生产,甚至引起煤尘爆炸、矿
3、井火灾、井巷垮塌等二次事故。据统计,因瓦斯爆炸事故造成的死亡人数占全国煤矿事故死亡人数的80%,每年直接经济损失高达7.5亿元人民币。据不完全统计，仅2000年1-6月份全煤系统十人以上重特大事故三十六起，死亡561人，瓦斯事故三十三起，占总数的92%。因瓦斯、煤尘爆炸事故死亡511人，占全部死亡人数的91%！因此,瓦斯被称为煤矿事故的“头号杀手”。近几年来,随着开采深度的进一步加大和高强度机械化采掘和集约化生产,自然灾害的威胁更加突出。根据近几年的事故统计表明,煤矿瓦斯爆炸事故呈上升趋势,几乎每年都有死亡人数超过百人以上的事故发生,虽然瓦斯爆炸事故发生的几率小,但是一旦发生事故,所造成的损失
4、和危害程度是十分严重的。不仅在我国，瓦斯爆炸事故长期以来也是世界其他主要产煤国的“头号杀手”,自1850年以来，英国发生的瓦斯爆炸事故共造成14742人死亡，其中1913年10月14日在森恩伊德煤矿发生的瓦斯爆炸事故造成了439名矿工死亡，是英国死亡人数最多的一次瓦斯爆炸事故。可见，瓦斯是矿井安全生产的最大威胁。分析瓦斯爆炸原因，制订防治对策，特别重要。1.2瓦斯爆炸的条件 矿井瓦斯爆炸必须满足下面三个条件：瓦斯浓度；一定的引火温度；氧气的浓度。1.2.1 瓦斯浓度瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为516。当瓦斯浓度低于5时，
5、遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为95时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。1.2.2 引火温度 瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650750。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7一8时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽
6、烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以，在有瓦斯的矿井中作业，必须严格遵照煤矿安全规程的有关规定。1.2.3 氧的浓度实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12以上，就可能发生爆炸。因此，对火区应严加管理，在启封火区时更应格外慎重，必须在火熄灭后才能启封。1.3 瓦斯爆炸的原因 大量的瓦斯爆炸事故表明,矿井瓦斯爆炸必须满足下面三个条件：瓦斯浓度；一定的
7、引火温度；氧气的浓度，并且需要三者同时具备。在井下环境中,氧气浓度在生产作业区域是具备的,也就是说只要前两者同时具备,在生产区域就能发生瓦斯爆炸。因此瓦斯爆炸的主要直接原因就是瓦斯积聚及火源两个因素。但是导致这两个直接原因的是种种如：通风设计不合理、管理不当、管理制度不完善，安全投入少、安全意识不到位等等客观原因。1.3.1 瓦斯积聚瓦斯积聚的原因是多方面的,主要有:(1)对通风系统管理不严格,局部通风机随意停风造成瓦斯积聚。(2)通风系统不合理造成瓦斯积聚。(3)在没有形成全负压通风的情况下,强行生产,不合理串联、角联造成巷道无风、微风,形成瓦斯积聚。(4)巷道贯通,新旧工作面接替时,通风系
8、统不能及时调整导致部分巷道瓦斯积聚。(5)瓦斯检查员脱岗,不按规定检查瓦斯,使瓦斯积聚不能及时处理,积聚范围扩大造成瓦斯爆炸。1.3.2 引爆火源产生火源的因素主要是违章操作产生引爆火源。在引爆火源中出现最多的是放炮火源,其次是电气火花、摩擦火花和电焊火花;还有煤炭自燃产生的火花。1.3.3 间接原因(1)个别矿山现场管理混乱,干部违章指挥,违章作业。(2)“安全第一”的思想意识不强,领导干部主要忙于市场经营,放松对安全工作的领导,有些干部工作不深入,下井现场管理不到位,尤其是技术管理和执行规章不严格,对一些隐患存在侥幸心理。(3)安全投入少,导致安全隐患增加,矿井抗灾能力减弱。(4)许多煤矿
9、在用工制度的管理上存在很大的问题,管理制度混乱,职工队伍不稳定流动性大,安全培训比较困难,工人的素质低,安全意识弱,违章现象严重。(5)安全管理制度不够完善。2 矿井瓦斯爆炸的防治措施 防治瓦斯爆炸，一方面必须从思想上提高每个干部员工对瓦斯爆炸及防治的认识；另一方面加强瓦斯爆炸防治的技术措施。2.1 提高认识 提高一个认识，就是要通过坚持不懈地学习、培训和安全教育，提高每个干部职工对瓦斯的认识，特别是对瓦斯危害性的认识。熟知瓦斯的物理形态、化学性质、瓦斯引爆的三个条件。清楚各类瓦斯事故前后的征兆、特点和规律，掌握灾害预防、事故抢险、矿山救护的基本知识和一般技能，增强安全意识和自主保安能力，进而
10、学会驾驭和驯服瓦斯。通过提高认识，确立正确的安全指导思想。正确处理安全与生产的关系。坚持“以风定产”和“三不生产”政策，制定合理的开采强度。安全与生产出现矛盾时，不冒险作业不抢进度，在确保安全的前提下，组织生产。2.2 技术措施瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。2.2.1预防爆炸预防爆炸主要有优化通风网络及通风系统、防治瓦斯积聚、进行瓦斯抽放、 加强瓦斯浓度和火源监测、防止点火源的出现等；1、 利用通风手段降低采区的瓦斯涌出量。要坚持通风优先的原则，局部通风的管理重点是消灭无计划停电停风，把无计划停电停风作为事故管理。优化通风网络及通风系统，防止瓦斯积聚合理可靠的通风系统是防止瓦斯事
11、故和控制灾害扩大的重要措施，瓦斯防治工程与采掘工程，必须同时设计，超前施工，同时投入使用。每个掘进工作面必须有合理的进风和回风路线，避免形成串联通风。在采煤过程中，采煤工作面回风隅角容易积聚瓦斯，应及时有效地处理该区域积聚的瓦斯。处理的方法有：挂风障引流法、风筒导风法、移动泵站抽放法、液压局通风机吹散法。 2、煤矿瓦斯抽放技术利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率。煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。
12、3、矿井瓦斯浓度监测技术。矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立即采取措施可防止爆炸事故发生。4、井下火源防治。对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火管理，严格防火制度，消除引爆瓦斯的火源，要侧重检查人们在井下作业中，违章把火种带人井下、违章用电、违章放炮、违章敲打矿灯等具有导致瓦斯爆炸事故的异常行为，要侧重检查瓦斯抽放、通风管理、瓦斯监测、电
13、气设备防爆等，并要做到改变其异常，达到安全生产的客观要求，从而控制瓦斯爆炸事故的发生。5、加快新技术的研究力度，实现瓦斯综合治理跨越式发展，加大“先抽后采”力度，实现煤矿瓦斯治理的根本转变。积极实施“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略，依靠科技进步，实现采煤采气一体化、地面与井下抽放一体化，瓦斯抽放和利用一体化。积极开展松软突出煤层水平长钻孔打钻技术、低透气性煤层快速高效增透强化抽放技术、地面钻孔钻进固孔技术等关键技术攻关研究。加快巷道瓦斯涌出特征、声发射监测技术、电磁辐射监测技术等工作面非接触连续预测及预警技术研究进度，并将信号并入矿井安全监测系统实现连续监测技术的创
14、新性研究。通过工艺技术攻关研究，实现瓦斯综合治理的技术突破。6、优化通风系统，采用隔爆措施。合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，须同时设计，超前施工，同时投入使用。2.2.2抑制爆炸抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可阻止爆炸传播，限制火焰传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。1）被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚。2)自动式抑爆装置。使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时
15、将预先放置的水、岩粉、N2.CO2等喷洒到巷道中，达到抑制爆炸火焰传播的目的。3 总结随着煤炭开采强度的加大,瓦斯涌出量增加,其治理除了加强抽放、加强通风、防止瓦斯积聚外,要防止瓦斯爆炸,重点还应加强对着火源的控制,尤其是要研究防止电气火花、摩擦火花产生的新技术、新设备。为保障煤矿的安全生产,必须重视员工安全意识的培养，认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，坚持做到“先抽后采、监测监控、以风定产”,依靠科学技术的进步,加强安全管理,提高职工安全素质,才能从根本上防止瓦斯爆炸事故的发生。同时应大力提倡和支持煤层气开采利用，通过技术引进和科研创新尽快建立完整先进的煤层气开采技术，将瓦斯这一头号杀手
16、变成宝藏。参考文献：1 买买提 吉力. 煤矿瓦斯爆炸的原因及防治措施 . 企业导报2010年第6期2王寒冰.煤矿瓦斯爆炸原因与防治.商业文化，2008.73纪登元.矿井瓦斯灾害的防治.中国科技博览，2011年第14期4朱永刚，张钦礼，韩森,等.煤矿瓦斯爆炸事故的事故树分析与防治.工业安全与环保.2006(32卷10期)58-60摘要：矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物，其主要成分是甲烷。它是一种无色、无味、无臭的气体。比空气轻，相对密度为0.554。 为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，
17、叫做瓦斯抽放。 关键词：矿井；安全地点；瓦斯抽放 1 矿井瓦斯存在状态 （1）游离状态（也称启由状态）：这种瓦斯以完全自由的气体状态存在于煤体或围岩的较大裂缝、孔隙或空洞之中。（2）吸附状态（也称结合状态）：按其结合形式的不同，又分为吸着和吸收二种状态。吸着状态是瓦斯气体分子在其与煤粒固体分子间的引力作用被吸着在煤体孔的内表面上所呈现的状态，形成，一层很薄的吸附层。吸收状态是瓦斯分子进入煤体胶粒结构内部与煤部分子结合而呈现的一种状态，其类似气体溶解于液体的现象。吸附状态存在的瓦斯量的多少；取决于煤的结构特点，炭化程度等。 2 矿井瓦斯抽放的目的和意义 （1）抽放瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，
18、从而可减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防性措施。（2）抽放瓦斯可以减少通风负担，降低通风费用，还能够解决通风难以解决的难题。（3）煤层中的瓦斯同煤炭一样是一种地下资源，抽出来送到地面作为原料和燃料加以利用，“变害为利”、“变废为宝”，可以收到节约煤炭，保护环境的效果和可观的经济效益。 3 矿井瓦斯抽放方示和分类 矿井瓦斯抽放的方式和方法多种多样，一般有3种分类方法（见表1）。矿井瓦斯抽放虽然有不同分类方法和分为不同种类，但现场应用时，往往是互相结合，不能截然分开的。这里着重论述回采工作面采空区瓦斯抽放。 3.1 采空区瓦斯的来源及危害 采空区的瓦斯主要有两个来源：一是未能采出
19、而被留在采空区的煤炭中存有一定数量的残存瓦斯；二是顶板和周围煤岩中的瓦斯。 采空区积聚的大量瓦斯，往往被漏风带人采煤工作面或生产巷道，影响正常生产。有时由于大气压力或通风系统变化的影响，当工作面与采空区之间的压力平衡被破坏，采空区的瓦斯会大量涌入工作面，威胁安全生产，甚至酿成重大事故。 3.2 回采工作面采空区瓦斯抽放方法 进行回采工作面采空区瓦斯抽放时，应将采空区封闭严密，防止漏风，然后在回风巷的密闭处插管进行抽放，也可以在回风巷每隔一定距离（30-50m）掘一个斜上绕行巷道作钻场，向采空区上方打钻，钻孔进入冒落带或裂隙带，然后将绕道封闭进行抽放。还可以采用在回风巷预先埋置管路或在煤层中距回
20、风巷相近的其他巷道中向采空区打钻等方式，抽放采空区瓦斯。 3.3 抽放采空区瓦斯时注意事项 （1）控制抽放负压，保证瓦斯质量。由于采空区围岩受采动影响透气性大大提高，故抽放负压不宜过大。否则，很容易使空气进入采空区，使抽放瓦斯浓度降低和引起采空区煤炭自然。一般来说，瓦斯浓度低于20时，应停止抽放。 （2）定期检查与测定，防止自然发火。对有自然发火危险的煤层，为防止采空区因抽放瓦斯而引的自然发火，必须定期进行检查和采气分析及测定，其内容包括密闭或抽放管内的气体成分（O2，CO，CO2，CH4）、温度、负压和流量等。当CO或温度呈上升趋势时，应控制（低负压）抽放，而发现发火征兆时，必须立即停抽并采取注水注浆等防消火措施，等征兆消除后再逐渐恢复抽放。 4 结语 了解矿井瓦斯生成、性质及生存状态，研究矿井瓦斯分类及抽放方法，对减少和消除瓦斯威胁，保证煤矿安全生产具有重要意义。