煤矿瓦斯爆炸成因及预防措施

瓦斯爆炸产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏力。另外，爆炸后生成大量的有害气体，造成人员中毒死亡。文章对瓦斯爆炸成因及预防提出建议。

瓦斯爆炸成因预防

一、矿井瓦斯的危害

（一）矿井瓦斯的威胁

（1）井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对地降低空气中氧气含量，使人窒息死亡。

（2）瓦斯爆炸后产生高温，即爆炸产生的热量迅速加热周围空气，一般情况下温度在1850℃以上；瓦斯爆炸后产生高压，即周围气体温度急剧升高时，就必然引起气体压力的突然增大，一般爆炸后的压力可以达到爆炸前的9倍；瓦斯爆炸后产生正向及反向冲击，直接造成人员伤亡、设备损失。

（3）某些地区煤（岩）体内的瓦斯量较大时，瓦斯会因采掘活动的影响而以突然的、猛烈的形式被释放出来，同时带出大量的煤（岩），直接造成人员伤亡，设备、设施或巷道的破坏。

二、矿井瓦斯涌出及瓦斯等级

（一）瓦斯涌出的概念

矿井在生产或建设过，煤体受到破坏，贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象叫做瓦斯涌出。

（二）瓦斯涌出的形式

普通涌出。瓦斯沿着煤、岩体内的微细空隙缓缓地、连续地涌向采掘空间的现象，称为矿井瓦斯的普通涌出。

特殊涌出。如果煤岩层中含有大量瓦斯，采掘工作进入这些地段时，这些瓦斯就会在极端内，突然大量地涌出，可能还伴有碎煤或岩块，这种现象叫特殊涌出。它包括瓦斯喷出及煤与瓦斯突出。

（三）瓦斯涌出量

矿井瓦斯涌出量是指矿井在生产过程中实际涌进巷道的瓦斯量。表示矿井瓦斯涌出量的方法有两种。绝对瓦斯涌出量，单位时间内涌进采掘巷道的瓦斯量，称为绝对瓦斯涌出量，用m3/min或m3/d表示；相对瓦斯涌出量，矿井在正常生产条件下，平均日产1t煤所涌出的瓦斯量，用m3/t表示。

（四）影响瓦斯涌出的因素

开采规模，开采范围越大，瓦斯涌出量越大；开采深度，开采深度越深，瓦斯涌出量越大；煤层瓦斯含量，瓦斯含量越高，其涌出量就越大；地面大气压力增大，矿井瓦斯涌出量减少，相反，则瓦斯涌出量增大；生产工艺，打眼、放炮、落煤时，瓦斯涌出量增加，其余时间瓦斯涌出量减少；矿井通风压力，抽出式通风的矿井，瓦斯涌出量大，压入式通风的矿井，瓦斯涌出量少；开采顺序、采煤方法、顶板管理、采空区管理以及开采层的地质构造都对瓦斯涌出量的影响较大。因此，可根据矿井的具体条件，找出主要影响因素，采取有效的防治措施。

（五）矿井瓦斯等级的确定

《煤矿安全规程》规定：矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分。划分的类型有：低瓦斯矿井，矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t，且矿井绝对瓦斯涌出量小于40m3/min；高瓦斯矿井，矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min；煤与瓦斯突出矿井。

矿井按照瓦斯涌出量的大小和瓦斯涌出的不同形式，划分成不同类型的瓦斯矿井，以便于矿井开采设计、便于矿井的安全管理、便于矿井设备的选择和资金投入。

三、瓦斯爆炸的条件及其影响因素

（一）瓦斯浓度

瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们在把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5%—16%，5%为爆炸下限，16%为爆炸上限。瓦斯爆炸界限不是固定不变的，它受许多因素的影响：可燃气体的混入，使瓦斯爆炸界限扩大；惰性气体的混入，降低了氧浓度，使瓦斯爆炸的危险性和爆炸界限降低；煤尘掺入可降低瓦斯爆炸下限；瓦斯与空气混合气体的初始压力越大，爆炸界限范围越大；瓦斯与空气混合气体的初始温度越高，爆炸界限范围越大。

（二）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是650—750℃。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%—8%时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引火温度降低；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。

（三）氧气浓度

当氧浓度低于12%时，混合气体中的瓦斯失去爆炸性。正确认识氧含量对瓦斯爆炸的作用，对密闭或启封火区及对封闭火区灭火时，判断火区内有无瓦斯爆炸性均有指导意义。

四、预防瓦斯爆炸的措施

（一）防止瓦斯积聚的措施

（1）加强通风。使瓦斯浓度降低到《煤矿安全规程》规定的浓度以下，即采掘工作面的进风风流中不超过0.5%，回风风流不超过1%，矿井总回风流中不超过0.75%。

（2）加强检查工作。及时检查各用风地点的通风状况和瓦斯浓度，查明隐患进行处理，是日常进行瓦斯管理的重要内容。我国20世纪80年代所用的甲烷检查仪器有：光学甲烷检定器、热放式甲烷检定器、甲烷警报器和甲烷遥测警报仪等。90年代以后使用比较先进的TX系列智能便携式气体监测仪和遥测仪器等。

（3）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）防止瓦斯引燃的措施

井口房、瓦斯抽放站及主要通风机房周围20m内禁止使用明火；瓦斯矿井要使用安全照明灯，井下禁止打开矿灯，禁止携带烟草及点火工具下井；严格管理井下火区；严格执行放炮制度；严格掘进工作面的局部通风机管理工作，局部通风机要设有风电闭锁装置；瓦斯矿井的电气设备要符合《煤矿安全规程》关于防爆性能的规定；随采矿机械化程度的提高，防止机械摩擦火花引燃瓦斯显得日益重要。煤矿井下由于摩擦火花而引起的瓦斯爆炸事故占有相当的比例，因此不少国家对这个问题进行了研究，并提出，在摩擦部件的金属表面溶敷一层活性小的金属（如铬），使形成的摩擦火花不能引燃瓦斯；在铝合金的表面涂各种涂料，以防止摩擦火花的发生和金属中加入少量的铍，降低摩擦火花的点燃性等。

参考文献：

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