第7章矿井事故及其防治(第1节至第2节)

第一节 矿井瓦斯灾害及其防治
4.影响瓦斯爆炸的主要因素 瓦斯爆炸的基本条件受很多因素的影响，以 下就爆炸界限和引爆温度（能量）2个方面介绍。 （1） 影响瓦斯爆炸界限的因素。影响瓦斯爆 炸界限的主要因素有可燃性气体、煤尘、惰性气体 及混合气体的初始温度等。
第一节 矿井瓦斯灾害及其防治
① 可燃性气体的混入。在瓦斯和空气的混合 气体中，如果有一些可燃性气体（如氢气、硫化氢、 烯烃类气体、一氧化碳等）混入，这些气体本身具 有爆炸性，不仅增加了爆炸气体的总浓度，而且会 使瓦斯爆炸下限降低，从而扩大了瓦斯爆炸的界限。
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（一） 瓦斯爆炸的条件及危害 1.瓦斯爆炸的概念 瓦斯是一种能够燃烧和爆炸的气体，瓦斯爆 炸就是空气中的氧气与瓦斯（甲烷）进行剧烈氧化 反应的结果。瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生 化学反应，生成有毒有害气体和水蒸气，并放出大 量的热。
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这些热量能够使反应过程中生成的二氧化碳 和水蒸气迅速膨胀，形成高温、高压并以极高的速 度向外冲出而产生动力现象，这就是瓦斯爆炸。
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（2） 爆炸压力。瓦斯爆炸产生的高温，会使 气体突然膨胀引起气体压力的骤然增大，再加上爆 炸波的叠加作用或瓦斯连续爆炸，爆炸产生的冲击 压力会很高。
（3） 有毒有害气体。瓦斯爆炸后生成大量的 一氧化碳是造成人员大量伤亡的主要原因。如果有 煤尘参与爆炸，一氧化碳的生成量就会更大，危害 就更为严重。因此《煤矿安全规程》规定：入井人 员必须随身携带自救器。
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（3） 充足的氧气含量。瓦斯爆炸界限随着混 合气体中氧气浓度的降低而缩小。氧气浓度降低时， 瓦斯爆炸的下限缓慢地提高，而瓦斯爆炸的上限则 迅速下降，当氧气浓度降到12％时，混合气体中 的瓦斯就失去了爆炸性。
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3.瓦斯爆炸的危害 瓦斯爆炸的危害主要表现在以下3个方面： （1） 爆炸温度。瓦斯爆炸温度可达1850～ 2650 ℃，而这样高的温度，不仅会烧伤人员、烧 坏设备，还可能引起井下火灾，扩大灾情。
第七章 矿Hale Waihona Puke Baidu事故及其防治
第一节 矿井瓦斯灾害及其防治 第二节 矿尘防治 第三节 矿井火灾防治 第四节 水害事故及其防治 第五节 顶板事故及其防治 第六节 机电运输事故及其防治 第七节 爆破事故及其防治 复习思考题
第七章 矿井事故及其防治
安全生产事故是指生产经营单位在生产 经营活动中发生的造成人身伤亡或者直接经 济损失的事故。事故会造成生产活动的暂时 中断或永久终止，并会引起人员伤亡或（和） 财产损失。事故具有因果性、条件性和规律 性，还具有偶然性、必然性和可预防性。
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③ 惰性气体的混入。在瓦斯和空气的混合气 体中，混入惰性气体（如氮气、二氧化碳等）会相 对降低混合气体中氧的浓度，缩小瓦斯的爆炸界限， 降低瓦斯爆炸的危险性。
④ 混合气体的初始温度。爆炸时的初始温度 越高，爆炸界限越大。有实验表明：当初始温度在 20 ℃时，瓦斯爆炸界限为6.0%～13.4%；初始温 度为100 ℃时为5.45%～13.5%；初始温度为700 ℃为3.25%～18.75%。
第七章 矿井事故及其防治
认识事故的本质和发生规律，对于预防 事故发生很有必要。煤矿常见的事故包括瓦 斯事故、煤尘爆炸事故、水害事故、顶板事 故、火灾事故、机电运输事故、爆破事故和 其他事故等。
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一、 矿井瓦斯爆炸及原因分析 瓦斯事故是煤矿生产中最严重的灾害之一， 瓦斯爆炸在瓦斯灾害中又占很大比例，所产生的巨 大冲击波和高温火焰，往往导致群死群伤，摧毁巷 道、毁坏设备，造成严重后果。因此，掌握瓦斯爆 炸的条件、原因、规律和防治措施，对保证煤矿的 安全生产极为重要。
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② 爆炸性煤尘的混入。当瓦斯和空气的混合 气体中混入有爆炸性危险的煤尘时，由于煤尘本身 遇到火源会释放出可燃性气体，因而会使瓦斯爆炸 下限降低。根据实验，空气中煤尘含量为6.1g/m3 时，瓦斯的爆炸下限降低到3.5%。因此，对于有 煤尘爆炸危险的矿井，做好防尘工作，从防止瓦斯 爆炸的角度来讲也是十分重要的。
2.瓦斯爆炸的条件 瓦斯爆炸必须同时具备以下3个基本条件：
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（1） 一定的瓦斯浓度。瓦斯爆炸具有一定的 浓度范围，只有在这个浓度范围内，瓦斯才能够爆 炸，这个范围称为瓦斯爆炸的界限。最低爆炸浓度 称为爆炸下限；最高爆炸浓度称为爆炸上限。
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一般情况下，瓦斯爆炸的浓度界限是5％～16 ％。浓度为5.0%～9.5%时，爆炸威力逐渐增强； 浓度为9.5%时，因为空气中的全部瓦斯和氧气都 能参加反应，这时的爆炸威力最强；瓦斯浓度为 9.5%~16%时，爆炸威力呈逐渐减弱的趋势；当瓦 斯浓度高于16%时，混合气体不能发生爆炸，只能 在与新鲜空气的接触面上燃烧。
③ 火源性质。不同的火源有不同的性质，它 们的温度、存在时间及表面积等也都不同，而这些 都能对瓦斯爆炸的引爆温度产生很大的影响。
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（2） 一定的引爆温度（能量）。点燃瓦斯所 需的最低温度及能量，称为引爆温度或能量。瓦斯 的引爆最低温度一般认为是650～750 ℃，最低引 爆能量为0.28 mJ。
明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的金属表 面、吸烟、爆破、静电火花、架线火花、撞击和摩 擦产生的火花、电焊弧光等都足以引爆瓦斯。因此， 消灭井下一切火源是防止瓦斯爆炸的重要措施之一。
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（2） 影响引爆温度（能量）的因素。影响瓦 斯爆炸引爆温度的主要因素有瓦斯浓度、混合气体 压力及火源性质等。
① 瓦斯浓度。瓦斯浓度为7％～8％时，其引 火温度最低。
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② 混合气体压力。引爆温度随着混合气体压 力的增加而降低，这对加强爆破管理很有指导意义。 因为爆破时能造成很大的气体压力，大大降低了引 爆温度，因而就比较容易引起瓦斯爆炸事故。