瓦斯爆炸特性及其防治技术现状样本

瓦斯爆炸特性及其防治技术现状

摘要瓦斯是煤矿特有可燃、可爆性气体，瓦斯爆炸从来都是煤矿重要灾害之一。近年来，瓦斯爆炸事件在煤矿频发，严重危及了国家安全生产，矿工生命安全导致了极大威胁。为防止瓦斯爆炸事故，必要较好理解瓦斯爆炸发生、发展规律。本文分析了煤矿安全现状、煤矿瓦斯爆炸特性、基本条件和重要危害方式,重点简介了瓦斯爆炸防治办法,阐明瓦斯爆炸事故防治是煤矿安全工作一项系统工程,除了在技术上不断提高外,安全制度制定也必要作为安全工作重点,只有这样才干从主线上解决瓦斯爆炸事故。

核心词瓦斯爆炸爆炸特性防治技术

1 前言

煤炭是国内最重要能源，它占国内一次能源消耗构成75％~80％。在开采煤炭资源过程中会随着着各种灾害事故发生，如瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、中毒、窒息、火灾、透水、顶板冒落等。虽然国内在煤矿安全保证方面采用了许多办法，投入了大量人力、物力，但随着煤矿开采机械化、自动化限度、产量不段增长，煤矿事故呈现出事故数量下降，死亡人数下降，但特别重大事故一次性死亡人数略有增长趋势。其中瓦斯爆炸无疑是最严重，它不光是导致损失最大，发生频率也是最大，依照每年国家煤监局事故记录来看，煤矿发生一次死亡10人以上特大事故中，绝大多数是瓦斯爆炸，约占特大事故总数70%左右，为此，瓦斯可称为煤矿安全最大威胁者。

鉴于瓦斯爆炸事故对国内煤矿安全生产导致严重威胁，无论从煤矿安全管理或从煤矿安全监察角度看，都极有必要研究瓦斯爆炸事故机理和特性，以便对瓦斯爆炸事故防治、瓦斯爆炸事故技术勘察等工作，提供理论和技术上指引和支持。

2 瓦斯爆炸特性及其危害

2.1 瓦斯爆炸特性

井下瓦斯是指从煤与围岩中涌出有毒有害气体总称，重要有4CH 、2CO 、CO 、S H 2、42H C 、62H C 、83H C 、2SO 、2O 等气体，其中4CH 为重要成分，瓦斯爆炸即指甲烷爆炸。瓦斯爆炸是瓦斯和空气混合后，在一定条件下遇高温热源发生激烈连锁反映，并伴有高温高压现象，在瓦斯爆炸过程中，火焰从火源占据空间不断地传播到爆炸性混合气体整个空间。

瓦斯爆炸化学反映式如下：

l 882.6kJ/m o O 2H CO 2O CH 2224++→+ （1） 或 l 882.6kJ/m o 7.52N O 2H CO )79/21N 2(O CH 222224+++→++ （2）

应当指出，瓦斯爆炸是一种复杂化学反映过程，以上化学式所示只是其最后成果。许多研究工作证明，瓦斯爆炸是连锁反映（热—链式反映）。当爆炸性混合气体吸取一定能量（热能）后，反映分子链断裂，离解成两个或两个以上游离基（又称自由基），游离基有进一步分解，在产出两个或两个以上游离基，这样分解下去，游离基愈来愈多，化学反映也愈来愈快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式氧化反映。

瓦斯爆炸必要具备三个条件：

⑴瓦斯浓度处在爆炸范畴内（在常温常压下，形成5%~15%4CH 积存）； ⑵氧浓度超过错爆氧浓度（在2CO 惰化下，氧浓度>12%,在2N 惰化下，氧浓度>9%）；

⑶引火源能量不不大于最小点燃能量（0.28mJ ），温度高于最低点燃温度（595℃）且点燃时间长于感应期。

普通状况下，矿井内氧浓度是满足，只要瓦斯积存和火源同步具备，就也许发生瓦斯爆炸。依照近年对煤矿瓦斯爆炸事故记录分析，可以发现瓦斯爆炸有如下某些特点：①瓦斯爆炸多为特大事故，导致损失巨大；②事故地点多发生在采煤与掘进工作面；③瓦斯爆炸导致破坏波及范畴大，破坏力极强；④多为火花引

爆;⑤高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生；⑥瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿；⑦基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故容易发生等。

2.2 瓦斯爆炸危害

瓦斯爆炸时，最初着火（爆炸）产生以一定速度运营火焰锋面，其背面是具备高温混合气体，同步产生压力冲击，它们互相叠加形成压力很高冲击波。爆炸时产生高温(可达1850℃-2650℃)不但会烧伤职工、烧坏设备，还也许点燃木支架和煤壁，引起瓦斯持续多次爆炸、煤尘爆炸和井下火灾，从而加重灾害限度，扩大灾害面积；爆炸产生高压可破坏巷道和设备；火焰锋面和冲击波不但导致人员伤亡，还会移动和破坏电器设备、机械设备和支架，引起巷道顶板岩石冒落，垮塌岩石及支架堆积物也许导致痛风系统破坏，并使救灾和救护伤员办法大为复杂化。

爆炸后产生有害气体(如CO 达2%-4%),氧气大量减少(仅为6%-10%),井下人员将因中毒、窒息而死亡。据记录，在瓦斯爆炸所导致伤亡事故中，一氧化碳中毒者往往占有很大比重。

3 瓦斯爆炸防治技术办法

瓦斯爆炸事故防治可分为防止爆炸和抑制爆炸。防止爆炸重要有: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，防止点火源浮现等；抑制爆炸重要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范畴内，从而减少人员伤亡和灾害事故所导致损失。

3.1瓦斯爆炸防止办法

⑴煤矿瓦斯抽放技术

国内国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占矿井总数46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出治本办法，同步也是开发运用瓦斯能源、保护大气环境重要手段。

为提高瓦斯抽放率，当前重要需解决长钻孔定向钻进技术，涉及测斜、纠偏

技术；提高单一低透气性煤层抽放率;研制钻进能力更强钻机具；完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术；开发新瓦斯抽放技术及设备。

瓦斯抽放办法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等；抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。并研制出与之相配套强力钻机及配套机具，如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等。此外已研制出各种抽放泵及配套监控系统和仪表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全环境得到进一步改进。并运用多分支羽状合用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率。

⑵矿井瓦斯浓度及火源监测技术

矿井瓦斯浓度及火源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，及时采用办法可防止爆炸事故发生。国内当前开发了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ66等型号矿井安全监控系统，以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。已有各种矿井安装了矿井安全综合监控系统，监控系统安装极大地提高了煤矿安全管理自动化水平，防止了许多事故发生。

⑶引爆火源防止办法

防止瓦斯引燃原则是消除明火,控制热源。①防止明火。禁止携带引火物下井,禁止吸烟和用电炉取暖,加强火区管理,禁止明火和明电照明。②防止电火花引燃瓦斯。电器设备防爆性能良好,完善井下设备“三大保护”,检修电器设备不准带电作业。③防止放炮引燃瓦斯。使用合格煤矿许用炸药和电雷管,按规定装药、放炮,禁止放线眼炮、糊炮,禁止明电放炮,严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。④防止摩擦火花、撞击火花、静电等引燃瓦斯。

⑷优化通风网络及通风系统

合理可靠通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大重要办法，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，必要同步设计，超前施工，同步投入使用。

3.2 瓦斯爆炸隔爆办法