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一、瓦斯爆炸界限及引火溫度。在空氣中瓦斯遇到火后能夠引起爆炸的濃度，稱為瓦斯爆炸界限。引起瓦斯爆炸的最低濃度稱為爆炸下限。引起瓦斯爆炸的最高濃度稱為爆炸上限。根據研究，瓦輻爆炸界限為5-16%，只有空氣中的瓦斯濃度在這個爆炸界限以內，遇火才能爆炸。瓦斯濃度在5%以下時無爆炸性，只能在高溫火源附近燃燒。瓦斯濃度為9.5%時，因為瓦斯和氧氣全部參加了爆炸，其爆炸威力最大。瓦斯濃度在16%以上時，失去了爆炸性，但遇火在空氣中仍會燃燒，如果再混入其他爆炸性其他或氧氣，遇火還有可能引爆。
瓦斯的引火溫度，即點燃瓦斯的最低溫度，一般為650-750℃。所以，明火、抽煙、電氣火花、煤炭自燃，甚至摩擦火花，都可引燃瓦斯。
瓦斯的引火溫度受瓦斯濃度、火源的性質及混合氣體壓力等因素的影響而變化。瓦斯含量在7-8%時最易引燃；混合氣體的壓力增高時，引燃溫度即降低；引燃火源溫度相同時，火源面積大、點火時間越長、越易引燃瓦斯。
瓦斯和高溫火源接觸后，并不立刻引燃，二要延遲一個很短的時間，這種特性叫做瓦斯引燃延遲性。瓦斯引燃延遲時間的長短與瓦斯濃度和引火溫度有關。瓦斯濃度越高，遲延時間越長。引火溫度越高，遲延時間就越短。當引火溫度為攝氏650°時，遲延10秒鐘；當引火溫度達攝氏1000°時，則遲延1秒鐘就引燃。這種引燃遲延現象，對礦內安全爆破有著重要意義。
二、影響瓦斯爆炸界限的主要因素。瓦斯的爆炸界限并不是固定不變的，當瓦斯的混合氣體的溫度、壓力發生變化，或混入煤塵及其他可燃性氣體，都會影響瓦斯爆炸界限的變化。
含有瓦斯的混合氣體的最初溫度越高，爆炸界限越擴大。如最初溫度為攝氏20°時，其爆炸界限為6.0-13.4%。
在含有瓦斯的混合氣體中混入煤塵，則爆炸下限降低。如每立方米空氣中含有10-12克的煤塵，瓦斯含量達4%時遇火就引爆。
其它可燃氣體混入時，對爆炸界限也有影響。
三、瓦斯爆炸的危害作用。井下瓦斯爆炸時，產生高溫（約攝氏1850-2650°）、高壓（平均為9個大氣壓）的氣流，形成爆炸波，以極快的速度自爆源地點沿巷道向外沖擊，這種沖擊稱為直接沖擊。它將有可能推倒支架，造成巷道或工作面的頂板坍塌；并由于高溫，容易把木材支架和煤壁引燃，造成井下火災。
瓦斯爆炸時生產高溫的水蒸汽，在爆炸后的爆源地點溫度迅速下降，其水蒸汽凝成水，使爆源地點空氣稀薄，呈半真空狀態的低壓區；在的高壓氣流以反方向沖擊過來，這種沖擊稱為反向沖擊。反向沖擊的力量比直接沖擊的力量要小，但反向沖擊通過已受直接沖擊所破壞的巷道，因此，其破壞作用更為嚴重。
由于爆炸波的沖擊作用，會使別處積存的瓦斯沖出并能揚起煤塵，構成瓦斯或煤塵的連續爆炸。瓦斯爆炸，是一種強烈的化學反應，它需要大量的氧氣，同時伴生大量的有害氣體（主要是一氧化碳和二氧化碳），因此已發生瓦斯爆炸的地區，充滿了有害氣體，其中幾乎沒有氧氣，會使人員中毒和窒息。
四、礦井各處瓦斯含量的規定
由于瓦斯爆炸界限受到很多因素影響，同時考慮到礦井瓦斯涌出的不穩定和測定瓦斯含量時的誤差等原因，所以《煤礦安全生產試行規程》對井下各處風流中的瓦斯含量作了如下規定：
礦井總回風或一翼回風中瓦斯濃度不得超過0.75%；采區回風道中瓦斯濃度不得超過1%；采掘工作面風流中瓦斯濃度達1%時，必須停止用電鉆打眼；濃度達到1.5%時，必須停止工作，切斷電源；采掘工作面局部瓦斯積聚達2%時，附近20米以內，停止機器運轉，只有在濃度降低到1%以下，才許開動機器；放炮地點附近20米風流中瓦斯濃度達到1%時，禁止放炮。
造成礦井瓦斯爆炸必須具備兩個條件，即瓦斯濃度為5-16%的混合氣體和溫度為攝氏650――750°的火源來引爆。這兩個條件中缺少一個都不會發生瓦斯爆炸。因此，預防瓦斯爆炸的有效措施，就必須從防止瓦斯積聚和消除火源這兩個方面著手。
一、防止瓦斯積聚的措施
1、加強通風。用足夠的風量把瓦斯稀釋到無害的程度，為此，必須采取下列措施：
（1）采用機械通風（在瓦斯礦井應采用抽出式通風）。
（2）正確、合理地計算與分配風量，使各采掘工作面、各巷道、各硐室都供給足夠的風量，既不使瓦斯超限，又能創造良好的氣候條件。
（3）加強局扇管理和風筒的維護，防止漏風，避免循環風流，保證掘進工作面有足夠的新鮮風流，嚴禁擴散通風。
（4）正確的選擇通風構筑物的位置，加強其維護與管理，防止礦內大量漏風。
（5）在瓦斯礦井中，回采工作面、回風巷道都要采用上行通風。
2、加強瓦斯檢查。經常檢查礦井通風及瓦斯涌出情況，準確地掌握礦井空氣中的瓦斯含量，是防止瓦斯爆炸的重要措施之一。
（1）各礦井必須建立區域巡回瓦斯檢查制度。瓦斯檢查員必須選派政治思想好、責任心強的工人擔任。
（2）在瓦斯礦井中所有巷道（包括可能涌出或可能積聚瓦斯的硐室）內瓦斯濃度的檢查次數：一、二級瓦斯礦井，每班至少檢查兩次三級和超級瓦斯礦井，每班至少檢查三次；有煤和瓦斯突出煤層中的采掘工作面，必須有專人經常檢查。
（3）在瓦斯礦井中，對個別瓦斯涌出量較大、變化異常的采掘工作面以及三、超級瓦斯礦井中采用機械采煤或掘進的工作面，要有專人經常檢查瓦斯。
3、及時處理局部瓦斯積聚。經檢查發現有局部瓦斯積聚時，要及時處理。巷道空頂積聚瓦斯的處理方法，一般有如下幾種：
隔離法：在棚梁的上邊或下邊釘木板，上填黃土或砂子，把頂空填塞，消除瓦斯積聚。
分支通風法：在風筒上接上分支大小風筒，把風送到頂處，吹散瓦斯。
引風法：釘上擋板，把風流引導頂空，吹散瓦斯。
壓風法：在有壓風管道的巷道，可以在壓風管上接出支管，并在支管上開若干風嘴（不能用鐵質風嘴），用壓風吹散瓦斯。
二、防止瓦斯引燃的措施
1、嚴格井口檢查制度，禁止在井口房周圍20米范圍以內或井下使用明火和吸煙。
2、井下不準出現明火和灼熱的金屬板或金屬絲。如果必須在井下主要硐室、主要進風巷道和井口房內從事點焊、氣焊和使用噴燈接焊等工作，必須制定安全措施。
3、嚴格執行放炮規章制度，瓦斯達到1%時，不準放炮，采用安全炸藥和防爆型發爆器，
4、采用防爆型或防火花型的電氣設備。防爆性能要經常檢查，不符合要求及時更換和修理。井下禁止帶電檢修和遷移任何電氣設備。
5、嚴格管理火區，要按規程規定檢查密閉火墻，嚴防火墻漏風。并定期測定火區溫度與瓦斯濃度，防止高溫和瓦斯積聚。
6、井下電動機、局扇啟動前，必須在其附近20米內檢查瓦斯，如瓦斯濃度大于1%時則不能啟動。
7、加強礦燈管理，發放的礦燈要合乎要求，嚴禁在井下拆開、敲打、撞擊。
三、防止瓦斯爆炸災害擴大的措施
在與瓦斯作斗爭的過程中，還有考慮到一旦礦井發生爆炸，就要盡量防止爆炸災害的擴大，為此應采取下列措施：
1、礦井要實行分區通風，通風系統應力求簡單，總進風道和總回風道的布置不能太近。通風巷道維修良好，風流要求穩定可靠。無用巷道和采空區及時封閉。
2、扇風機必須安裝反風裝置，并定期試驗，保證在處理事故需要緊急反風時能靈活使用。
3、編制周密的預防與處理事故計劃，加強救護組織，設置井下避難硐室。
【關鍵詞】煤礦開采；瓦斯爆炸；原因；防治；措施；
國家對煤炭工業發展提出了更高的要求，因此必須強化安全生產，確保其持續、穩定、健康發展。從煤礦事故統計數據來看，煤礦發生的重大事故大多數是由于瓦斯爆炸，我國目前國有重點煤礦大多數屬于瓦斯礦井，因此預防控制瓦斯爆炸事故，是實現煤礦安全生產的關鍵。瓦斯防治是煤礦安全工作的重中之重，必須采取有利措施，有效防治煤礦重特大瓦斯事故的發生，以確保煤礦的安全生產。
1 煤礦開采中瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特點
根據對以往煤礦瓦斯爆炸事故的統計分析，發現有如下一些特點：事故地點多發生在采煤與掘進工作面；高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發生，且低瓦斯礦井所占比例較大；多為火花引爆；瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大，多為大事故；煤礦瓦斯爆炸事故多伴生煤塵爆炸。瓦斯爆炸多發生在條件落后的小型煤礦或基建、技改礦井和轉制礦井。
1.2事故原因分析
煤礦發生瓦斯爆炸事故與許多因素有關；但主要與自然因素、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關。發生瓦斯爆炸事故，往往是綜合因素作用的結果。
1.2.1瓦斯的積聚。煤礦開采造成瓦斯積聚的主要原因是通風系統不合理和局部通風管理不善。有的因通風系統不合理，存在風流短路、多次串聯和循環風，造成供風地點風量不足，而引起瓦斯積聚；有的因局部通風機安裝位置不當、風筒未延伸到供風點或脫落引起供風點有效風量不足，而造成瓦斯積聚；極少數是因停電停風或者盲巷積聚而引起瓦斯積聚。
1.2.2有引爆的火源。煤礦開采引爆瓦斯的火源有：爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。放炮和電器設備產生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。
1.2.3瓦斯管理監管不力。好多礦井開采條件差，存在重生產，輕安全的麻痹思想。有的礦井安全監控系統監控不力、監測不到位是普遍現象。
1.2.4采掘布置不合理。一些煤礦企業由于采煤方法落后或者受短期利益驅動，礦井采掘布置不合理，通風系統不完善，給安全生產帶來了嚴重隱患。
1.2.5違規操作。許多事故分析發現，瓦斯事故多為責任事故，違章操作或管理不當是造成事故的主要原因。因此，管理水平和職工的安全意識，對于煤礦的長期安全生產非常重要。
2 煤礦開采中瓦斯爆炸的治措施
“先抽后采、監測監控、以風定產”的瓦斯治理十二字方針確立了瓦斯防治的指導思想和方法。在煤礦生產過程中，瓦斯爆炸、燃燒和窒息事故的防治應以預防為主，落實好各項規章制度，杜絕日常生產中存在的瓦斯危害隱患。
2.1落實礦井瓦斯管理制度
根據礦井生產情況，按照《煤礦安全規程》有關規定，要建立和健全礦井瓦斯管理的有關規定和制度，相關工作人員要嚴格遵守、執行。如：爆破過程中的瓦斯管理制度，排放瓦斯的有關規定，瓦斯監測裝備使用、管理的有關規定，盲巷、舊區和密閉啟封等瓦斯管理規定，礦井瓦斯抽放、防止煤與瓦斯突出的規定。加強瓦斯抽放管理，瓦斯抽放可以將煤層中存在或釋放出的瓦斯通過機械設備和專用管路抽出來，輸送到地面或其他安全地點。抽放瓦斯是防治瓦斯災害的治本措施，不僅降低了瓦斯涌出量，消除了瓦斯爆炸隱患，還能將抽出的瓦斯收集并加以利用，變害為利。
2.2強化井下火源防治措施
對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應的防治措施，除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外，還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現。另外，加強明火的管理，嚴格動火制度，消除引爆瓦斯的火源。
2.3建立健全瓦斯和通風監測監控系統
按照《煤礦安全監控系統通用技術標準》（AQ 6201_2006）及《煤礦安全規程》的要求，建立完整、可靠的煤礦瓦斯、通風監測監控系統。掌握瓦斯涌出規律，進行科學、合理通風，及時發現瓦斯超限或積聚事故隱患，通過加強通風等措施消除瓦斯積聚，通過報警、斷電停止作業、撤出人員等措施避免瓦斯事故的發生。
2.4加強通風管理
防止井下瓦斯積聚，首先應加強礦井通風。按實際需要分配風量并及時調節風量，利用新鮮空氣來稀釋并排出瓦斯，必須確保風量、風速符合《煤礦安全規程》的要求。為此，應做好以下幾方面的工作：
采用機械通風。每個礦井都必須采用機械通風，禁止單獨利用自然通風。主要通風機一套運轉，一套備用；實行分區通風。實行分區通風，不僅可以保證各采掘面都有新鮮風流，而且在發生瓦斯燃燒或爆炸事故時，可以減小災難范圍，減少災難損失。加強掘進巷道通風。掘進巷道應采用全風壓通風或局部通風機通風。做好局部通風機管理，風筒“三個末端”管理，特別是高、突礦井掘進工作面要嚴格執行局部通風機供電要求。局部通風機要設置在進風口的新鮮風流處，禁止產生循環風。風筒要懸掛在巷道一幫，保持完好。風筒口離工作面的距離最大不超過5m。臨時停工的地點不準停風。及時構建通風設施。為保證礦井正常通風，應在井下適當位置設置控制風流的設施，如風門、風橋、擋風墻、調節風窗等。井下要及時構建通風設施，并保證質量，經常維修，保持完好。通過風門時，應隨手關好。每個礦工對任何通風構筑物都必須愛護，絕不允許任意損壞。保證風流通暢。加強通風是目前處理瓦斯的主要手段，風流不暢就會發生瓦斯事故。為保持井下采掘工作面、巷道和其他工作地點風流暢通，不得在這些地點堆積雜物，并應加強維護，以保證足夠的通風斷面。
2.5強化隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置，是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障。當瓦斯爆炸發生后，依靠預先設置的裝置，可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍。主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚，因成本低、安裝方便，因而得到了廣泛的使用。其中，隔爆水袋棚的使用最為廣泛，具有適應性強，安裝、拆卸和移動方便的特點。
自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發生時探測爆炸波，及時將預先放置的水、巖粉、N2.CO2等噴灑到巷道中，從而達到抑制爆炸火焰傳播的目的。
總之，瓦斯爆炸事故的防治，是煤礦安全工作的一個系統工程。可靠的安全裝備和采取有效的措施是前提條件，重點是強化安全管理和安全監督，重視員工安全意識的培養。只有把安全放在首位，認真落實好“先抽后采、監測監控、以風定產”的瓦斯治理“十二字”方針和建立起完善的“通風可靠、監控有效、抽采達標、管理到位”的瓦斯防治工作體系，健全各項規章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其他災害事故才能大幅度地減少，煤礦的安全狀況才能得到根本好轉。
參考文獻：
[1]張耀麗，王鳳英.淺析煤礦瓦斯爆炸事故的原因及預防措施.科技信息[J].2009年第3期.
中圖分類號：TD712
煤礦在開采煤炭資源過程中會伴隨著多種災害事故的發生，如瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息、火災、透水、頂板冒落等。在這些事故中瓦斯爆炸無疑是最嚴重的，它不光是造成的損失最大，發生的頻率也是最大的，根據每年國家煤監局的事故統計來看，煤礦發生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數是瓦斯爆炸，約占特大事故總數的70%左右，為此，瓦斯可稱為煤礦安全的最大威脅者。所以，分析瓦斯爆炸原因，制訂瓦斯防治對策，就顯得尤為重要。瓦斯的主要成分甲烷，是一種無色、無味、無臭的氣體，密度為0.714kg/m3，與空氣的密度比為0.554，比空氣輕，容易積聚在空氣上層。
一、瓦斯爆炸技術的預防措施
引起瓦斯燃燒與爆炸必須具備3個條件：一定濃度的瓦斯、一定溫度的引火源和足夠的氧。
1、防止瓦斯積聚。所謂瓦斯積聚是指局部瓦斯濃度超過2%；其體積超過0.5立方米的現象。為了防止瓦斯積聚，每一礦井必須從生產技術管理上盡量避免出現盲巷，臨時停工地點不準停風，并加強通風系統管理，嚴格執行瓦斯檢查制度，及時安全地處理積聚瓦斯。
2、防止瓦斯被引燃。防止瓦斯引燃的措施是嚴禁和杜絕一切火源；嚴格管理和控制生產中可能發生的火、熱源，防止它的產生或限制其引燃瓦斯的能力。因而嚴禁攜帶煙草和點火物品下井，礦燈應完好，否則不的發放，應愛護礦燈，嚴禁拆開、敲打、撞擊；加強電器設備管理和維護，采用防爆型的電器設備，井下供電還應做到無雞爪子，無羊尾巴，無明接頭，堅持使用煤電鉆綜合保護，堅持局扇風電閉鎖。
3、防止瓦斯爆炸災害擴大。為了防止萬一發生爆炸，應使災害限制在盡可能小的范圍，并盡可能減少損失，為此通風系統力求簡單，采用并聯通風，禁止通風。
4、加強通風。使瓦斯濃度降低到《煤礦安全規程》規定的濃度以下，即采掘工作面的進風風流中不超過0.5%，回風風流不超過1%，礦井總回風流中不超過0.75%。
5、加強檢查工作。及時檢查各用風地點的通風狀況和瓦斯濃度，查明隱患進行處理，是日常進行瓦斯管理的重要內容。我國井工礦井目前所用的甲烷檢查儀器有：光學甲烷檢定器、熱放式甲烷檢定器、甲烷警報器和甲烷遙測警報儀等。班組長及安全檢查工佩帶使用比較先進的TX系列智能便攜式氣體監測儀和遙測儀器等。
6、對瓦斯含量大的煤層，進行瓦斯抽放，降低煤層及采空區的瓦斯涌出量。
二、 瓦斯爆炸原因分析
煤礦發生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，但總的來說分為客觀原因和主觀原因兩種。主觀原因就是瓦斯積聚和引爆火源的存在；客觀原因與自然條件、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關，發生瓦斯爆炸事故往往就是以上原因相互作用所導致的。
1、瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風系統不合理和局部通風管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風系統不合理，存在風流短路、多次串聯和循環風，造成供風地點風量不足而引起瓦斯積聚；有9起主要是因局部通風機安裝位置不當，風筒未延伸到供風點或脫落引起供風點有效風量不足而造成瓦斯積聚；有2起事故主要是因停電停風而引起瓦斯積聚；有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
2、引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設備產生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮產生的火花引爆的；有15起事故是由電器設備及電源線電火花引爆的。
3、裝備不足、管理不落實
礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監測監控，以風定產”方針未得到完全落實。鄉鎮煤礦發生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統或抽放系統不能有效運行，監控系統也不能有效發揮作用。
4、管理水平低
許多事故分析發現，違章操作或管理不當而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產起到了舉足輕重的作用。
二、控制瓦斯爆炸事故的技術措施
瓦斯治理工作一定要在“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”十六字方針的指導下進行。瓦斯爆炸事故的防治可分為預防爆炸和抑制爆炸。預防爆炸主要有：優化通風網絡及通風系統，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯濃度和火源監測，防止點火源的出現等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內，從而減少人員傷亡和災害事故所造成的損失。
1、我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占礦井總數的46%。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發利用瓦斯能源、保護大氣環境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發電，并取得了可觀的經濟效益和社會效益。
2、為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術，包括測斜、糾偏技術；提高單一低透氣性煤層的抽放率；研制鉆進能力更強的鉆機具；完善和提高擴孔技術、排渣技術、造穴技術和封孔技術；開發新的瓦斯抽放技術及設備。
3、瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區抽放等；抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強力鉆機及配套機具，如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監控系統和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率。礦井瓦斯濃度及火源的實時自動監測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當發現瓦斯異常或有火源產生，立即采取措施可防止爆炸事故的發生。我國目前開發了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ66等型號的礦井安全監控系統，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。
7、 井下火源防治
隨采礦機械化程度的提高，防止機械摩擦火花引燃瓦斯顯得日益重要。煤礦井下由于摩擦火花而引起的瓦斯爆炸事故占有相當的比例，因此不少國家對這個問題進行了研究，并提出，在摩擦部件的金屬表面溶敷一層活性小的金屬（如鉻），使形成的摩擦火花不能引燃瓦斯；在鋁合金的表面涂各種涂料，以防止摩擦火花的發生和金屬中加入少量的鈹，降低摩擦火花的點燃性等。
經常對巷道進行灑水，保證巷道及各地點的衛生，最大程度上減少煤塵及粉塵的堆積；對粉塵及煤塵產生較大的工作地點及附近安裝自動灑水降塵裝置，可減少礦井巷道粉塵的飛揚，從而杜絕瓦斯爆炸引起煤塵爆炸。
總之，只有把安全放在首位，認真落實瓦斯治理的“安全第一，預防為主，防治結合”方針，健全各項規章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其它災害事故才能大幅度地減少，煤礦的安全狀況才能得到根本好轉，這樣的才能真正實現煤炭企業安全生產的長治久安，實現安全發展。
參考文獻
【關鍵詞】爆炸特點；原因分析；防治措施
【中圖分類號】TD714.5
【文獻標識碼】A
【文章編號】1672—5158（2012）10-0216-01
瓦斯是礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體，能夠發生燃燒或爆炸，是礦井主要災害之一，是煤礦的首要災害，因此必須制定防治措施。
1 瓦斯爆炸的基本條件
瓦斯爆炸的發生必須具備三個基本條件，一是瓦斯濃度在爆炸界限內（理論上是5％～16％）；二是有足夠能量的點火源；三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12％。三個條件缺少其中任何一個均不能發生瓦斯爆炸。
1.1 瓦斯的濃度
瓦斯濃度超限是形成瓦斯爆炸事故的根源。引起瓦斯爆炸的瓦斯濃度是有范圍的，凡是濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物與點火源接觸時都不會引起火焰自行傳播。瓦斯濃度低于爆炸下限時，由于過量的空氣作為惰性介質參與燃燒反應，消耗一部分反應熱，起到了冷卻作用，阻礙火焰自行傳播而燃燒；相反瓦斯濃度高于爆炸上限時，由于可燃物過剩，即空氣中氧氣量不足，導致化學反應不完全，反應放出的熱量小于損耗的熱量，因而阻礙了火焰的蔓延而燃燒。在煤礦開采中，對一些不可避免的瓦斯濃度要采取措施，使其成為不能滿足瓦斯爆炸的條件。
1.2 氧氣的濃度
氧氣的濃度必須達到12％以上，否則井下瓦斯爆炸反應不能夠持續進行。在井下的封閉區域、采空區內及其它裂隙處由于有氧氣消耗或沒有供氧，可能會出現氧濃度低于12％的可能性外，所有通風、行人的巷道和工作面等一般氧氣濃度都會高于12％。12％以上是極易滿足的條件，在煤礦開采中，對氧氣的濃度不能采取有效措施，使其成為不能滿足防范。
1.3 火源
火源是引起礦井瓦斯爆炸事故的必備條件之一。火源可以分為弱火源和強火源。一般情況下，弱火源不能形成沖擊波，不能使沉積煤塵轉變為浮游狀態；相反，強火源會產生沖擊波，并把沉積煤塵轉變為浮游狀態。要發生瓦斯爆炸其火源必須要達到足夠的能量，即溫度一般不低于650℃、能量一般大于0.28mJ和持續時間大于爆炸感應期。這個條件通常很容易滿足的。在煤礦開采中，對一些不可避免的火源要采取措施，使其成為不能滿足點燃瓦斯的點火源。
2 瓦斯爆炸原因分析
2.1 故原因分析
瓦斯爆炸是一種化學爆炸，是爆炸性氣體混合物一瓦斯在一定濃度范圍內受激發而發生的劇烈化學反應，反應時產生大量的熱和氣體。引起瓦斯爆炸的原因有：①存在CH4與氧濃度在爆炸濃度范圍內的爆炸危險區；②在爆炸危險區內存在火源點。火區封閉后，封閉區氧濃度和溫度有降低趨勢，瓦斯濃度則逐漸上升。如果瓦斯濃度升至爆炸范圍時，發火區溫度仍很高（存在高溫性火源），氧濃度尚未降到瓦斯爆炸極限濃度以下，就可能發生瓦斯爆炸。
2.1.1 自然條件不好
進入20世紀90年代以后，隨著開采深度的增加，地質條件變得越來越復雜，煤層瓦斯含量和瓦斯涌出量都隨之增大，煤與瓦斯突出越來越嚴重。同時由于開采深度的加大，使得現有的部分瓦斯治理理，不再能夠適應新的生產條件。
2.1.2 通風不良
主要有通風系統不合理，存在風流短路、多次串聯和循環風，造成供風地點風量不足，而引起瓦斯積聚；局部通風機安裝位置不當、風筒未延伸到供風點或脫落引起供風點有效風量不足，而造成瓦斯積聚；掘進工作面擅自停電停風而引起瓦斯積聚；盲巷的瓦斯積聚。
2.1.3 引爆火源存在
井下引爆瓦斯的火源有：爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃、赤熱的安全燈罩、吸煙等。但放炮和電器設備產生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。
3 控制瓦斯爆炸事故的技術措施
3.1 控制井下瓦斯的濃度
3.1.1 建立合理的通風系統，稀釋井下空間的瓦斯濃度
通風是排放瓦斯最主要的手段。做好通風安全技術管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關鍵環節。因此，所有礦井都必須要建立安全可靠的、獨立的礦井通風系統。建立合理的通風系統，能夠保證井下所有工作地點有足夠多的風量將井下涌出的瓦斯及時沖淡并排放出井外，避免瓦斯集聚，所以建立合理的通風系統是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
3.1.2 搞好瓦斯抽放，降低煤層瓦斯涌出量
抽放瓦斯是防止瓦斯集聚的有效措施。隨著煤礦開采深度不斷加深，瓦斯涌出量變得越來越大，通風系統越來越復雜，通過通風的方法來使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規程要求范圍內，從技術和經濟角度上看，都是不合理的。瓦斯抽放不僅能夠有效利用瓦斯，還能夠降低煤層的瓦斯涌出量。
3.1.3 加強瓦斯日常管理
加強瓦斯日常管理是煤礦安全工作的重要組成部分。瓦斯日常管理就是建立巡回檢查瓦斯制度，就是要瓦檢員不間斷地下井檢查通風情況和瓦斯的濃度，當發現局部積聚瓦斯問題時，要即時處理。
此，瓦檢員在井下工作時，要嚴格執行煤礦安全規程，嚴禁空班漏檢情況發生。對于突出礦井，還應做好瓦斯突出預測工作。瓦斯日常管理是預防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。
3.1.4 建立瓦斯監控系統，及時發現瓦斯超限
建立瓦斯監控系統，對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。瓦斯監控系統能夠實現連續監測瓦斯，及時掌握瓦斯濃度的變化，同時也可能為事故應急救援決策和事故調查提供參考依據。在井下安裝瓦斯監控儀器，對井下主要巷道瓦斯的異常情況實行連續監控，能夠達到預防和控制瓦斯爆炸事故的發生。
3.2 杜絕火源
火源是引起礦井瓦斯爆炸一個基本條件。要認真執行煤礦安全規程，在井下要杜絕一切非生產火源；嚴格管理和限制生產中可能發生的火源、熱源。嚴禁井下使用架線電機車，在生產中采掘分開供電、三專兩閉鎖、雙風機雙電源等措施限制火源的發生。
3.3 演習瓦斯爆炸
演練對預防瓦斯爆炸事故具有非常重要的意義。煤礦企業應當在“防救結合，預防為主”方針指導下，認真制定瓦斯爆炸事故專項應急預案，并對其預案進行演習。制定瓦斯爆炸應急預案不僅有助于大平煤礦廣大職工熟悉本企業的情況，而且能夠指導瓦斯爆炸事故的預防工作和事故的應急救援。通過預案的演習不但能夠使廣大煤礦職工掌握各種應急技能，提高應急救援人員的應變能力，
4 結語
預防煤礦瓦斯爆炸是一個復雜的系統工程，煤礦一切生產要把防止瓦斯爆炸事故放在重要位置，認真貫徹“先抽后采、監測監控、以風定產”十二字方針，本文從瓦斯爆炸條件出發，分析和提出了防止瓦斯爆炸應從控制瓦斯濃度、杜絕火源和演習瓦斯爆炸預案出發，采取相應的預防措施，才能使礦井的生產達到本質安全化。
參考文獻
【關鍵詞】煤礦瓦斯;危害形式;分析;防治對策
The coal mine gas endanger a form analysis and prevention measure
Wen Ying-ming Li Yu-ping Han Yun-gang
【Abstract】The mineral well gas trouble is a coal mine safety produce medium most severity of endanger it a, in the coal mine production line, if to gas understanding shortage, control not appropriate or management not arrive, may result in very much disaster trouble.Article with analysis coal mine gas endanger form and prevention and cure counterplan for correspond point, introduction prevention and control gas disaster the technique measure of the trouble and development trend, elucidation gas explosion trouble of prevention and cure is a coal mine safety work of a system engineering, have to put at safety work of first, then can make gas explosion the trouble and other disaster trouble be significant decrease.
【Key words】Coal mine gas;Endanger a form;Analysis;Prevention and cure counterplan
近幾年來,煤礦事故已經明顯下降,但是,瓦斯爆炸事故是當前煤礦安全生產中威脅最大、最突出的一個問題。從每年的事故統計中來看,煤礦發生一次死亡10人以上的特大事故中,絕大多數是由于瓦斯爆炸,約占特大事故總數的70%左右,尤其是高瓦斯礦井或由于煤層瓦斯壓力較高、地質構造較復雜、地應力較大、煤層破壞嚴重時,在此區域作業的采掘工作面極易發生煤與瓦斯突出導致瓦斯事故的發生。
1.煤礦瓦斯的主要危害形式分析
其主要危害形式有瓦斯窒息、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸引起的煤塵爆炸或火災等。
1.1瓦斯窒息
礦井瓦斯涌出量較大,如果通風系統管理不善;通風巷道風流反向、采空區或煤層中高濃度瓦斯涌出;工作人員誤入未及時封閉停風的巷道;或由于停風導致瓦斯積聚而未采取相應措施等,都可能導致人員誤入,缺氧窒息而亡。
1.2瓦斯燃燒
煤層瓦斯含量較高,生產過程中瓦斯涌出量較大,通風不能將瓦斯及時稀釋并排出,將在局部地點形成瓦斯積聚,一旦接近火源就可能發生瓦斯燃燒,釀成火災,火災引起瓦斯爆炸等一系列災難性事故。
1.3瓦斯爆炸
瓦斯爆炸發生的條件是瓦斯積聚達到爆炸極限濃度、引爆火源和足夠的氧氣。井下的照明、爆破火焰、電氣火花、摩擦火花等都可能成為引爆火源。在煤礦的生產過程中要完全杜絕這些火花的產生是很困難的。在井下瓦斯超限和局部瓦斯積聚達到爆炸極限濃度時,接近火源都有可能發生瓦斯爆炸,甚至引起煤塵、瓦斯聯鎖爆炸,造成人員傷亡、財產巨大損失。根據煤礦井下生產的特點,全面分析工作場所及場所的分布,瓦斯積聚的原因及地點如表所列。
2.瓦斯事故的預防措施
2.1煤礦瓦斯抽放技術
2.1.1瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施,同時也是開發利用瓦斯能源、保護大氣環境的重要手段。
2.1.2為提高瓦斯抽放率,目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術,包括測斜、糾偏技術;提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術、排渣技術、造穴技術和封孔技術;開發新的瓦斯抽放技術及設備。
2.1.3瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區抽放等;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。目前已研制出多種抽放泵及配套的監控系統和儀表等,大大提高了瓦斯抽放量和抽放率,使安全環境得到進一步改善。
2.1.4利用多分支羽狀適用技術,解決低滲煤層瓦斯治理問題,以提高抽采率。
5)煤礦瓦斯治理應該與煤層氣產業化緊密結合起來。
2.2礦井瓦斯濃度及火源監測技術
礦井瓦斯濃度及火源的實時自動監測對于防止瓦斯爆炸非常重要,當發現瓦斯異常或有火源產生,立即采取措施可防止爆炸事故的發生。我國目前開發了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型號的礦井安全監控系統,以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。很多礦井安裝了礦井安全綜合監控系統,監控系統的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平,防止了許多事故的發生。
2.3井下火源防治 對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應的防治措施,除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現,如放炮時檢測瓦斯濃度,采用風電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理,嚴格動火制度,消除引爆瓦斯的火源。
2.4優化通風網絡及通風系統 合理可靠的通風系統是防止瓦斯事故和控制災害擴大的重要措施,為此,瓦斯防治工程與采掘工程,必須同時設計,超前施工,同時投入使用。
2.5隔爆措施
礦井隔爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障,當瓦斯爆炸發生后,依靠預先設置的裝置可以阻止爆炸的傳播,限制火焰的傳播范圍,主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
2.5.1被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便,因而得到了廣泛的使用,其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚,具有適應性強,安裝、拆卸和移動方便的特點。
2.5.2自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器,在爆炸發生時探測爆炸波,及時將預先放置的水、巖粉、N2 . CO2等噴灑到巷道中,從而達到抑制爆炸火焰傳播的目的。如ZGB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑,能將爆炸限制在距爆源40-60m之內;YBW-1型無電源觸發式抑爆裝置,適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產氣式抑爆裝置采用實時產氣原理,當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時,觸發氣體發生器快速產生的高壓氣體噴灑消焰劑,抑制火焰的傳播。
關鍵詞:瓦斯爆炸;原因分析;控制措施;發展趨勢
在煤炭開采過程中，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災、透水、頂板冒落等多種災害事故時有發生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統計中來看，煤礦發生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制訂防治對策，顯得特別重要。
1瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特點
根據多年對煤礦瓦斯爆炸事故統計分析，可以發現有如下一些特點:①瓦斯爆炸多為大事故;②事故地點多發生在采煤與掘進工作面;③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大;④多為火花引爆;⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發生;⑥瓦斯爆炸多發生在鄉鎮煤礦;⑦基建、技改礦井和轉制礦井瓦斯爆炸事故多發。
1.2事故原因分析
煤礦發生瓦斯爆炸事故與許多因素有關，但總的來說，主要與自然因素、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關，發生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導致的。
1.2.1煤礦開采條件差
我國煤礦井下開采條件普遍較差，據統計，2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定，其中高瓦斯礦井160處，低瓦斯礦井298處，煤與瓦斯突出礦井122處;有自然發火礦井372處，占64%，有煤塵爆炸危險礦井427處，占73.6% 。
1.2.2瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風系統不合理和局部通風管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風系統不合理，存在風流短路、多次串聯和循環風，造成供風地點風量不足，而引起瓦斯積聚;有9起主要是因局部通風機安裝位置不當、風筒未延伸到供風點或脫落引起供風點有效風量不足，而造成瓦斯積聚;有2起事故主要是因停電停風而引起瓦斯積聚;有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
1.2.3引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有:爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設備產生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮產生的火花引爆的;有15起事故是由電器設備及電源線電火花引爆的。
1.2.4裝備不足、管理不落實
礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監測監控，以風定產”方針未得到完全落實。如2005年發生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井沒有安裝瓦斯監控系統或運行不正常，有的礦井雖安裝有監控系統，但因傳感器數量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數據等問題，不能有效發揮其應有的作用。此外鄉鎮煤礦發生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統或抽放系統不能有效運行，監控系統也不能有效發揮作用。如內蒙古烏海市烏達區巴音賽煤焦有限責任公司某井雖安裝了瓦斯監控系統，但在其實際開采區域卻并沒有瓦斯傳感器，而造成特大瓦斯事故的發生，死亡16人。
1.2.5管理水平低
許多事故分析發現，違章操作或管理不當而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產非常重要。
1.2.6企業技術管理薄弱
一些煤礦企業由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風系統不完善，此外，作業規程編制不符合實際，針對性不強，給安全生產帶來了嚴重隱患。
2控制瓦斯爆炸事故的技術措施
瓦斯爆炸事故的防治可分為預防爆炸和抑制爆炸。預防爆炸主要有:優化通風網絡及通風系統，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯濃度和火源監測，防止點火源的出現等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內，從而減少人員傷亡和災害事故所造成的損失。
2.1瓦斯爆炸事故的預防措施
2. 1 .1煤礦瓦斯抽放技術
1)我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井數的46%。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發利用瓦斯能源、保護大氣環境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發電取得了可觀的經濟效益和社會效益。
2)為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術，包括測斜、糾偏技術;提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術、排渣技術、造穴技術和封孔技術;開發新的瓦斯抽放技術及設備。
3)瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區抽放等;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強力鉆機及配套機具，如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監控系統和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全環境得到進一步
改善。
4)利用多分支羽狀適用技術，解決低滲煤層瓦斯治理問題，以提高抽采率。
5)煤礦瓦斯治理也應該與煤層氣產業化緊密結合起來。
2.1.2礦井瓦斯濃度及火源監測技術
礦井瓦斯濃度及火源的實時自動監測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當發現瓦斯異常或有火源產生，立即采取措施可防止爆炸事故的發生。我國目前開發了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型號的礦井安全監控系統，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。已有多個礦井安裝了礦井安全綜合監控系統，并具有如下功能:①礦井環境和工況參數實時監控;②主要通風機在線監測;③巷道火災實時監測;④礦井瓦斯抽放實時監測;⑤中擊地壓實時監測;⑥煤與瓦斯突出實時監測;⑦煤層自然發火實時監測;⑧瓦斯爆炸或燃燒實時監測;⑨礦井電網監測等多種功能。監控系統的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平，防止了許多事故的發生。
2.1.3井下火源防治
對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應的防治措施，除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現，如放炮時檢測瓦斯濃度，采用風電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理，嚴格動火制度，消除引爆瓦斯的火源。
2.1.4優化通風網絡及通風系統
合理可靠的通風系統是防止瓦斯事故和控制災害擴大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時設計，超前施工，同時投入使用。
2. 2隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，當瓦斯爆炸發生后，依靠預先設置的裝置可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
1)被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便，因而得到了廣泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有適應性強，安裝、拆卸和移動方便的特點。
2)自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發生時探測爆炸波，及時將預先放置的水、巖粉、N2 . CO2等噴灑到巷道中，從而達到抑制爆炸火焰傳播的目的。如ZGB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑，能將爆炸限制在距爆源40-60m之內;YBW-1型無電源觸發式抑爆裝置，適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產氣式抑爆裝置采用實時產氣原理，當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時，觸發氣體發生器快速產生的高壓氣體噴灑消焰劑，抑制火焰的傳播。
關鍵詞:瓦斯爆炸;原因分析;控制措施;發展趨勢
在煤炭開采過程中，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災、透水、頂板冒落等多種災害事故時有發生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統計中來看，煤礦發生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制訂防治對策，顯得特別重要。
1瓦斯爆炸原因分析
1.1瓦斯爆炸特點
根據多年對煤礦瓦斯爆炸事故統計分析，可以發現有如下一些特點:①瓦斯爆炸多為大事故;②事故地點多發生在采煤與掘進工作面;③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大;④多為火花引爆;⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發生;⑥瓦斯爆炸多發生在鄉鎮煤礦;⑦基建、技改礦井和轉制礦井瓦斯爆炸事故多發。
1.2事故原因分析
煤礦發生瓦斯爆炸事故與許多因素有關，但總的來說，主要與自然因素、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關，發生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導致的。
1.2.1煤礦開采條件差
我國煤礦井下開采條件普遍較差，據統計，2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定，其中高瓦斯礦井160處，低瓦斯礦井298處，煤與瓦斯突出礦井122處;有自然發火礦井372處，占64%，有煤塵爆炸危險礦井427處，占73.6%。
1.2.2瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風系統不合理和局部通風管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風系統不合理，存在風流短路、多次串聯和循環風，造成供風地點風量不足，而引起瓦斯積聚;有9起主要是因局部通風機安裝位置不當、風筒未延伸到供風點或脫落引起供風點有效風量不足，而造成瓦斯積聚;有2起事故主要是因停電停風而引起瓦斯積聚;有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
1.2.3引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有:爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設備產生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮產生的火花引爆的;有15起事故是由電器設備及電源線電火花引爆的。
1.2.4裝備不足、管理不落實
礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監測監控，以風定產”方針未得到完全落實。如2005年發生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井沒有安裝瓦斯監控系統或運行不正常，有的礦井雖安裝有監控系統，但因傳感器數量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數據等問題，不能有效發揮其應有的作用。此外鄉鎮煤礦發生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統或抽放系統不能有效運行，監控系統也不能有效發揮作用。如內蒙古烏海市烏達區巴音賽煤焦有限責任公司某井雖安裝了瓦斯監控系統，但在其實際開采區域卻并沒有瓦斯傳感器，而造成特大瓦斯事故的發生，死亡16人。
1.2.5管理水平低
許多事故分析發現，違章操作或管理不當而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產非常重要。
1.2.6企業技術管理薄弱
一些煤礦企業由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風系統不完善，此外，作業規程編制不符合實際，針對性不強，給安全生產帶來了嚴重隱患。
2控制瓦斯爆炸事故的技術措施
瓦斯爆炸事故的防治可分為預防爆炸和抑制爆炸。預防爆炸主要有:優化通風網絡及通風系統，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯濃度和火源監測，防止點火源的出現等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內，從而減少人員傷亡和災害事故所造成的損失。
2.1瓦斯爆炸事故的預防措施
2.1.1煤礦瓦斯抽放技術
1)我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井數的46%。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發利用瓦斯能源、保護大氣環境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發電取得了可觀的經濟效益和社會效益。
2)為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術，包括測斜、糾偏技術;提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術、排渣技術、造穴技術和封孔技術;開發新的瓦斯抽放技術及設備。
3)瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區抽放等;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強力鉆機及配套機具，如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監控系統和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全環境得到進一步
改善。
4)利用多分支羽狀適用技術，解決低滲煤層瓦斯治理問題，以提高抽采率。
5)煤礦瓦斯治理也應該與煤層氣產業化緊密結合起來。
2.1.2礦井瓦斯濃度及火源監測技術
礦井瓦斯濃度及火源的實時自動監測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當發現瓦斯異常或有火源產生，立即采取措施可防止爆炸事故的發生。我國目前開發了KJ90.KJ92.KJ94.KJ95.KJ73.KJ66等型號的礦井安全監控系統，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。已有多個礦井安裝了礦井安全綜合監控系統，并具有如下功能:①礦井環境和工況參數實時監控;②主要通風機在線監測;③巷道火災實時監測;④礦井瓦斯抽放實時監測;⑤中擊地壓實時監測;⑥煤與瓦斯突出實時監測;⑦煤層自然發火實時監測;⑧瓦斯爆炸或燃燒實時監測;⑨礦井電網監測等多種功能。監控系統的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平，防止了許多事故的發生。
2.1.3井下火源防治
對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應的防治措施，除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現，如放炮時檢測瓦斯濃度，采用風電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理，嚴格動火制度，消除引爆瓦斯的火源。
2.1.4優化通風網絡及通風系統
合理可靠的通風系統是防止瓦斯事故和控制災害擴大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時設計，超前施工，同時投入使用。
2.2隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，當瓦斯爆炸發生后，依靠預先設置的裝置可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
1)被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便，因而得到了廣泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有適應性強，安裝、拆卸和移動方便的特點。
2)自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發生時探測爆炸波，及時將預先放置的水、巖粉、N2.CO2等噴灑到巷道中，從而達到抑制爆炸火焰傳播的目的。如ZGB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑，能將爆炸限制在距爆源40-60m之內;YBW-1型無電源觸發式抑爆裝置，適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產氣式抑爆裝置采用實時產氣原理，當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時，觸發氣體發生器快速產生的高壓氣體噴灑消焰劑，抑制火焰的傳播。
一、瓦斯的生成及涌出形式
1.瓦斯的生成
煤是由古代的植物變質生成的，在形成煤的過程中，也產生了很多種有害氣體，這些氣體同煤層一起被封閉埋藏在地下。隨著采礦深入地下和生產活動，被封閉在地下的瓦斯也隨之涌出，和礦井氣體中的沼氣、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、二氧化硫及二氧化氮等混在一起，統稱為礦井瓦斯，但是最常見、含量最大的是沼氣，一般所講的礦井瓦斯主要是指沼氣。
2.瓦斯的存在狀態
沼氣以吸附和游離兩種狀態存在于煤層，以游離狀態存在于圍巖中。吸附沼氣量的多少取決于煤體內的沼氣壓力、溫度和煤質。煤體中的游離沼氣和吸附沼氣在一定條件下處于動平衡狀態，井下煤層開采時，受采動影響，卸壓范圍內的游離沼氣首先涌出，同時一部分吸附沼氣解吸轉化為游離沼氣，并涌入采掘空間。
3.瓦斯的涌出形式
瓦斯的涌出形式一般有 3 種，即瓦斯一般涌出、瓦斯噴出、煤與瓦斯突出。
一般涌出最常見，是指井下開采過程中通過煤層或巖層表面中的微小孔隙中緩慢地釋放出來的瓦斯。這種涌出形式范圍廣泛，井下隨時隨地發生。
瓦斯噴出是指大量瓦斯突然噴出的現象，噴出時間可長可短。隨著煤礦開采深度加深，瓦斯瞬間釋放的能量也會隨之加大。
煤與瓦斯突出是在礦山壓力和瓦斯壓力的綜合作用下，在很短時間內，煤和瓦斯突然大量噴出，不但瓦斯危害人們健康，而且突出的煤炭會沖垮和堵塞巷道，因此危害性極大。
二、瓦斯的性質
礦井瓦斯主要是沼氣，化學名稱叫“甲烷”，它是碳和氫化合生成的一種氣體，化學符號為 CH4。礦井瓦斯的主要特性是無色、無味、無毒、無臭，比空氣輕，微溶于水，有很強的擴散性，具有燃燒和爆炸性，所以是煤礦井下主要的自燃性災害。因為瓦斯沒有顏色和特殊氣味，所以就看不見、摸不著，鼻子也聞不出來，只有憑借瓦斯檢查儀器才能發現，因此更增加了它的危險性。
三、瓦斯爆炸的危害
高溫。瞬時高溫可達1850～2650℃。
高壓。瓦斯爆炸后壓力可達911.7kPa(9個大氣壓)左右。
沖擊波。爆炸時產生的高溫高壓可促使爆炸源附近的氣體和爆炸火焰以極高的速度（每秒幾百米甚至數千米）向外沖擊而形成沖擊波。沖擊波通常出現兩種情況：
正向沖擊：由爆炸點向四周擴散，在所經過的地方形成的沖擊，稱為正向沖擊。
反向沖擊：由于爆炸生成物冷卻，水蒸氣很快凝結，在爆炸地點形成空氣稀薄的低壓區，而引起因爆炸沖擊的氣體連同爆源的氣體又以高速度返回爆源地形成的沖擊，稱為反向沖擊。
（4）有害氣體。瓦斯爆炸后產生的大量有害氣體，使氧氣濃度降低。出現大量的CO，如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量將更大，這是造成人員傷亡的主要原因。
四、瓦斯爆炸的預防和控制
1.控制井下瓦斯的濃度
（1）建立合理的通風系統，稀釋井下空間的瓦斯濃度
通風是排放瓦斯最主要的手段。做好通風安全技術管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關鍵環節。因此，所有礦井都必須要建立安全可靠的、獨立的礦井通風系統，能夠保證井下所有工作地點有足夠多的風量將井下涌出的瓦斯及時沖淡并排出井外，避免瓦斯聚集，所以建立合理的通風系統是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
（2）搞好瓦斯抽放，降低煤層瓦斯涌出量
抽放瓦斯是防止瓦斯聚集的有效措施。隨著煤礦開采不斷加深，瓦斯涌出量變得越來越大，通風系統越來越復雜，通過通風的方法來使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規程要求范圍內。實行瓦斯抽放是控制采掘空間瓦斯濃度，減少瓦斯聚集，也防止煤與瓦斯突出的根本措施，同時還減少瓦斯對大氣的污染和增加資源與能源。
（3）加強瓦斯日常管理
加強瓦斯日常管理是煤礦安全工作的重要組成部分。瓦斯日常管理就是建立巡回檢查瓦斯制度，就是要瓦檢員不間斷地下井檢查通風情況和瓦斯的濃度，當發現局部積聚瓦斯問題時，要即時處理。對于突出礦井，還應做好瓦斯突出預測工作。瓦斯日常管理是預防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。
（4）建立瓦斯監控系統和瓦斯爆炸阻爆系統
建立瓦斯監控系統，對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。瓦斯監控系統能夠實現連續監測瓦斯，及時掌握瓦斯濃度的變化，同時也可能為事故應急救援決策和事故調查提供參考依據。在井下安裝瓦斯監控儀器，對井下主要巷道瓦斯的異常情況實行連續監控，能夠達到預防和控制瓦斯爆炸事故的發生。
建立瓦斯爆炸的阻爆系統，通過傳感器感應到爆炸沖擊波或爆炸溫度，然后把信號傳輸到阻爆裝置上，通過單片機動作啟動阻爆裝置，達到阻爆效果。
2.防止瓦斯爆炸事故范圍擴大
如果并下局部地區一旦發生瓦斯爆炸，就應使其波及范圍盡可能縮小，不致引起全礦井的瓦斯爆炸。為此，平時要做好下工作：（1）每一生產水平、每一采區都要布置單獨的口風道，實行分區通風。（2）通風系統力求簡單，總進風道與總回風道布置間距不得太近，以防發生爆炸時使風流短路。報廢的巷道應及時封閉。（3）裝有主要扇風機或分區扇風機的出風井，必須安裝防爆門，以防發生爆炸時扇風機被摧毀，造成救災和恢復生產的困難。（4）礦井主要扇風機必須裝有反風裝置，要能在10分鐘內改變礦井風流的方向。（5）在連接礦井的兩翼、相鄰的采區、相鄰的煤層和采掘工作面等處的巷道中，設置“隔爆水棚”或“巖粉棚”，水幕或撤布巖粉，以阻止爆炸火焰的傳播。（6）編制周密的礦井災害預防和瓦斯爆炸事故處理計劃。
參考文獻：
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關鍵詞：瓦斯爆炸；機理；自由基；預防措施
中圖分類號：TD713文獻標識碼： A
引言
在以往發生的煤礦安全生產事故中,煤礦瓦斯事故的危害性最大。可見,要實現煤礦的安全、高效和可持續性生產,防治瓦斯是煤礦地下安全開采中必須要走出的最重要的一步,所以要深刻地認識其必要性和特殊性。瓦斯治理難度不小,單方面措施難見成效,所以必須采用綜合治理的方法。一是要堅決落實和貫徹煤礦安全生產規定;二是要規范現場作業和提高操作人員的煤炭安全生產意識;三是要建立科學有效的網絡監控系統和健全現場監督體制,鍥而不舍地打好煤礦瓦斯治理攻堅戰。
一、瓦斯治理目標
礦井并不是對瓦斯盲目的進行治理,而是要嚴格執行礦井所下達的既定目標,并按一定的步驟進行。
1、布署多方位瓦斯濃度監控設施,建立系統監控網絡;建立系統監控網絡對防治瓦斯事故是十分必要的,為實現現代化礦井瓦斯遠程監控,應以計算機技術為基礎,實現數字化遠程監控,以達到礦井安全生產的目的;
2、制定現場規范作業標準,嚴防人為因素引起瓦斯事故;礦井安全生產關系到該煤礦的可持續發展,只有堅決落實煤礦的現場規范作業條例,才能從源頭上杜絕人為事故的發生。
3、合理采取瓦斯防治措施,減少瓦斯事故的發生。眾所周知,瓦斯爆炸存在三個必要條件,即氧氣濃度、瓦斯濃度以及火源,一切的瓦斯防治措施都應該從這三個必要條件著手,但最主要還是從后兩都入手。
二、煤礦瓦斯爆炸機理
1、瓦斯爆炸的基本概念
瓦斯爆炸是指甲烷在與空氣混合之后，在一定的條件下遇高溫熱源發生的一系列劇烈的連鎖反應，同時伴有高溫高壓的現象。在瓦斯爆炸過程中，火焰從火源占據的空間不斷地傳播到爆炸性混合氣體所在的整個空間，其最終化學反應式如下：
2、鏈式反應與鏈載體
鏈式反應也稱作連鎖反應，是化學動力學中一類特殊的反應。一旦使用某種方式引發該反應，便能相繼發生一系列連續反應，使反應自動發展下去。在這些反應中存在自由原子或自由基，即鏈載體，鏈載體的化學活性特別強，能與反應體系內的穩定分子進行反應成為反應中心。一方面使穩定分子的化學形態轉化為產物，另一方面舊鏈載體消亡而生成新的鏈載體，新的鏈載體又迅速參與反應，如此延續下去而形成一系列的連鎖反應。只要鏈載體不消失，反應就能一直進行下去。任何鏈反應都是由鏈引發、鏈傳遞、鏈終止三個步驟組成。
3、瓦斯爆炸反應簡化機理
甲烷是瓦斯的主要成分，瓦斯爆炸是一種劇烈而迅速的分支鏈反應，其化學反應過程十分復雜。在鏈反應的幾個步驟中，鏈的開始必須要受到外界能量的激發（可以是熱能、光能、電磁場能等）才能進行，而對于后幾個步驟，則一旦鏈開始以后就能很容易進行。在室溫下，如果沒有點火源，即使甲烷和空氣的混合物能發生反應，其反應量也是極其微小的，不會發展成燃燒；一旦存在點火源，火源周圍的反應量就會大大地增加，當達到甲烷爆炸濃度時就可能發生較高溫度的爆炸。
三、瓦斯爆炸的條件
瓦斯是一種能夠燃燒或爆炸的氣體，當同時具備以下三個基本條件時，就會發生爆炸，這三個條件缺一不可。
1、瓦斯積聚，甲烷與空氣混合氣體中，甲烷體積分數為5%-15%。5%是瓦斯爆炸下限即最低瓦斯爆炸濃度；15%是瓦斯爆炸上限即最高瓦斯爆炸濃度。當瓦斯濃度處在下限以下時，不會發生瓦斯爆炸，只會發生燃燒；當瓦斯濃度高于上限時，也不會發生瓦斯爆炸，而只能在混合氣體與新鮮空氣的接觸面上發生燃燒。當甲烷在混合氣體中的濃度為9.5%時，爆炸最強烈。通常情況下，礦井瓦斯抽采措施落實不到位、礦井通風管理不善、通風系統不合理是礦井瓦斯積聚的主要原因，從而使得瓦斯爆炸存在可能。
2、引爆火源。引火源的能量大于最小點燃能量(0.28mJ)、溫度高于最低點燃溫度（595℃），并且火源存在的時間大于瓦斯爆炸的感應期。根據瓦斯爆炸事故分析，機電設備失爆和違章爆破是瓦斯爆炸的主要引火源。
3、氧氣濃度，氧的濃度超過失爆氧濃度（在CO2惰化下，O2濃度12%；在N2惰化下，O29%）。氧的濃度如果低于失爆氧濃度，則瓦斯就不會發生爆炸。
四、煤礦瓦斯爆炸的預防措施
前面已經分析過瓦斯爆炸的機理，由于在鏈式反應中自由基具有非常大的活潑性，而且是引發瓦斯爆炸的關鍵所在，因而瓦斯爆炸的預防首要的是要控制自由基的濃度，也就是要嚴格控制甲烷的濃度，使其處在爆炸濃度范圍之外。其次，由于瓦斯爆炸是一個放熱反應，如果體系散熱情況欠佳，那么反應所產生的熱量就會因為不能及時散發出去而使體系溫度越來越高，高溫又促使放熱反應速率加快，又會放出更多的熱量，最終引發瓦斯燃燒甚至爆炸。因此，預防瓦斯爆炸應該主要從以下幾個方面著手：
1、礦井主要通風機負責巷道內的通風工作,為有效的排放瓦斯,在其停止工作之前,應預先切斷礦井井巷內其他導體電源,警戒其他人員勿進入該區域。在有排放瓦斯的需求時,應預先做好瓦斯排放相關報告并制定相應措施,按一定的規程報煤礦安全生產主要負責人審批。
2、瓦斯安檢人員應負責送電區域的安全檢查,一般來說是在井下中央變、配電所送電之前的情況下進行,檢查的主要內容為該區域的瓦斯濃度,只有當瓦斯濃度低于0.5%的情況下,才可以通知變、配電所負責人送電,以防止電火花引起瓦斯爆炸的情況發生。
3、瓦斯安檢人員也有責任對停風區的二氧化碳和瓦斯濃度進行抽檢,當通風機因某方面的原因停止工作時,在任何情況下這個步驟都是不可或缺的,瓦斯安檢人員應該在有人陪同的情況下記錄瓦斯的濃度,這一過程是由巷道外部向深部進行的,若瓦斯濃度超過一定范圍,檢測人員應立刻退出該區域并向上級反應情況。
4、嚴格井下爆破管理，堅決執行“一炮三檢”制度。井下電氣設備選用必須符合《規程》的要求，未經防爆性能檢查不能下井，使用中應特別注意電火花的產生。嚴格井下火源管理，避免產生撞擊、摩擦火花等以防止引燃瓦斯。
5、在所有運輸巷和回風巷中撒布巖粉，在井下采用各種被動式隔爆技術和自動隔爆技術等防止瓦斯爆炸范圍的擴大。加強火區管理，防止火災，瓦斯和煤塵爆炸。
6、停風區域內瓦斯濃度低于1.0%(含1.0%),以及二氧化碳濃度低于1.5%(含1.5%),瓦斯安檢人員可按照規定直接排放瓦斯,但要確保通風機和電源控制附近風流的瓦斯濃度低于0.5%。
7、若上述區域瓦斯濃度超過1%但又低于或是3.0%,或是在下列一種情況,二氧化碳濃度超過1.5%而又低于3.0%,這時安檢人員不能私自做出決定,必須上報給主管通風安全的領導,在領導做出合理批示后,方可進行下一步的操作。
8、當兩者的檢測濃度超過3.0%時,這時候又不同于4)和5)中的處理方式,瓦斯安檢人員必須向總調度室工作人員匯報并隨時做好工作準備。
9、在礦井生產區域內,若積聚的瓦斯濃度大于2.0%且體積大于0.5m3時,瓦斯安檢人員應提高警惕,且有義務對該區域進行應急處理,若還是不能及時解決,立即向上級負責人反映情況,由分管瓦斯處理負責人牽頭,并指定專人技術處理。
10、采取濃度稀釋的方法排放瓦斯,即將待排放的瓦斯風流和外部風流充分混合(規定混合瓦斯濃度不得超過1.5%,且要求外部風流低于2%),然后排出,在對此操作,應撤消無關工作人員,斷開沿路電源,并在此區域設警戒線。
結束語
瓦斯防治是礦井安全生產的重中之重,根據國家“十二五”要求,煤炭企業要認真地貫徹國務院提出的關于安全生產的每一項重要決議,扎實地落實煤礦瓦斯防治具體措施,以改造礦井通風系統為基點,以加強監督管理為手段,以提高從業人員安全素養為輔助,從多方位、多因素、多系統實現關于瓦斯綜合治理這一目標。
參考文獻
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