屯兰煤矿瓦斯爆炸 [浅谈煤矿瓦斯爆炸的危害及控制措施]

　　【摘 要】瓦斯是我国煤矿的主要灾害因素之一，瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害严重威胁着我国煤矿的安全生产。由于灾害因素多、治理难度大，矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。因此瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一项系统工程，必须放在安全工作的首位，才能使瓦斯爆炸事故及其他灾害事故大幅度减少。
　　【关键词】煤矿瓦斯；爆炸危害；控制措施
　　1 瓦斯的性质及特点
　　矿井瓦斯是各种气体的混合物,其成分是很复杂的,它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等，但主要成分是甲烷。因此，习惯上所说的矿井瓦斯就是指甲烷而言。
　　1.1瓦斯(通常指甲烷CH4)是一种无色、无味、无臭的气体、在标准状态(温度为0℃、大气压力为101325Pa)下，瓦斯密度为0.7168Kkg/m3，相对密度为0.554。由于瓦斯较轻，故常积聚在巷道的顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中。
　　1.2瓦斯微溶于水，在20℃、101.3kPa条件下,溶解度为3.5L/100L水。瓦斯的扩散性很强，扩散速度是空气的1.34倍，会很快的在空气中扩散。
　　1.3 瓦斯本身无毒，但不能供人呼吸。瓦斯不助燃，但与空气混合达到一定浓度后，遇到高温火焰时能够燃烧或爆炸。
　　1.4 矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。古代植物遗体在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物的纤维质破分解、发酵，逐渐生成腐植酸和沥青质，同时生成瓦斯；此后，在煤的炭化变质过程中，随着化学成分和结构的变化，泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤，同时继续有大量瓦斯伴随生成。在长期的地质年代里，由于地层变动造成的断裂和裂隙,部分瓦斯逸散到大气中去,另一部分则被保存在煤体和围岩之中。
　　2 矿井瓦斯主要危害
　　矿井瓦斯是一种有害气体。当井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对地降低空气中的氧气浓度，使人窒息；另外，当瓦斯与空气混合达到一定浓度时，遇火就能燃烧或爆炸，严重影响和威胁矿井生产安全，一旦形成灾害事故，会给国家财产和职工生命造成巨大损失;瓦斯是矿井六大自然灾害之首。
　　2.1 瓦斯爆炸的危害主要表现在以下5个方面。
　　2.1.1 爆炸产生高温
　　试验研究表明，当瓦斯浓度为9.5%时，爆炸产生的瞬间温度可达1850～2650℃。这样高的温度，不仅会烧伤人员、烧坏设备及烧坏煤炭资源，还可能点燃木材、支架和煤尘，引起井下火灾和煤尘爆炸事故，扩大灾情。
　　2.1.2 爆炸产生高压
　　经实验和理论计算，瓦斯爆炸后的气体压力是爆炸前的7～10倍。气体压力的骤然增大，将形成强大的冲击波(每秒几百米或几千米)向前冲击，从而推倒支架、损坏设备、使巷道或工作面顶板坍塌和人员伤亡，使矿井遭受严重破坏。
　　2.1.3 爆炸产生大量有害气体
　　瓦斯爆炸后,不仅氧减少而且会产生大量有害气体。据分析,瓦斯爆炸后的气体为：O26%～10%、N282%～88%、CO28～4%、C04%～2%。而当空气中一氧化碳浓度达到0.4%时，人就会中毒死亡；当氧气浓度减少到10%～12%时，人就会失去知觉窒息而死。统计表明,在瓦斯、煤尘爆炸事故中,死于一氧化碳中毒的人占总死亡人数的70%以上。因此，强调入井人员佩带自救器是非常必要的。
　　2.1.4 爆炸产生正向冲击
　　瓦斯爆炸产生的高温、高压使爆源附近的气体以极大的速度向四周扩散，在所经过的路程上形成威力巨大的冲击波现象，称为正向冲击(也称进程冲击)。正向冲击由于是高温、高压气流，因此，能造成人员伤亡、巷道和设施破坏，还能扬起大量煤尘使之参与爆炸，从而造成更大的破坏，还可点燃坑木或其他可燃物而引起火灾。
　　3 控制瓦斯爆炸事故的技术措施
　　瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸
　　3.1 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。
　　3.2 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。
　　3.3 加强通风管理,使井下各地点瓦斯浓度都不超过规定，是防止瓦斯积聚、爆炸的一项极为重要的和有效的措施:
　　3.1.1建立合理、完善的通风系统要做到稳定、连续的向井下所有用风地点供风，并保持足够风量。
　　3.1.2实行分区通风各水平、各采区(面)都要有单独的回风道，使污浊风流直接进入采区回风道或矿井总回风道，而不得串入其他釆掘工作面。
　　3.1.3及时建筑和管理好通风构筑物对风门、风桥、挡风墙、凋节风窗等，要保证规格质量，并应经常检查维修，以保持完好，还应根据需要，及时调整风量。
　　3.1.4加强局部通风管理，掘进工作面采取压入式通风，风筒出口按规定接到工作面，及时冲淡瓦斯的涌出。
　　3.4 调整通风系统， 巷道贯通后要及时调整通风系统，严防风流短路或风量不足引起瓦斯积聚。加强和搞好矿井瓦斯管理是防止瓦斯爆炸的关键环节，必须做到以下几点：
　　3.4.1建全机构，完善制度，要有适应通风瓦斯管理要求的组织机构和一支专业队伍，配足瓦斯检查人员；还必须建立一套较完善的瓦斯检查与管理制度及相应的奖惩规定，并认真执行。
　　3.4.2强化现场瓦斯检查，要求瓦斯员在低瓦斯矿井中，每班至少检查2次，高瓦斯矿井中每班至少3次检查，有煤与瓦斯突出危险的采堀工作面及瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪。 防止和及时发现、处理局部瓦斯积聚，严禁超限作业。
　　3.4.3严格执行区域巡回检查瓦斯和检查次数的规定；控制各处风流瓦斯浓度及超限时必须采取相应措施的规定；停电检修或临时停工停风必须采取排放瓦斯措施的规定；“一炮三检”、“三人连锁放炮”和巷道贯通以及盲巷管理的规定等都必须严格遵守。
　　3.5隔爆措施
　　矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。
　　3.5.1被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安装方便，因而得到了广泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最为广泛。
　　3.5.2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，及时将预先放置的水、岩粉、N2 . CO2等喷洒到巷道中，从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。如ZGB-Y型自动隔爆装置采用高压氮气引射消焰剂，能将爆炸限制在距爆源40-60m之内;YBW-1型无电源触发式抑爆装置，适合安装在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理，当传感器接收到燃烧或爆炸火焰时，触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂，抑制火焰的传播。
　　4 结束语
　　瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程，除了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外，还应加强安全管理和安全监督，重视员工安全意识的培养。只有把安全放在首位，认真落实瓦斯治理的“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针，健全各项规章制度，建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯治理工作体系,合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其它灾害事故才能大幅度地减少，煤矿的安全状况才能得到根本好转。
　　作者简介：
　　王德久（1962-），男，江苏徐州人，助理工程师，现任庞庄煤矿赵家山煤业安监部助理工程师。