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

矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依托预先设立装置可以制止爆炸传播，限制火焰传播范畴，重要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。

⑴ 被动式隔爆技术

被动式隔爆办法是运用压力波超前于火焰面特点，运用爆炸所产生压力击碎水槽或使水袋脱钩，使水槽或水袋中水依托压力波形成水雾，当随后火焰面到来时，扑灭火焰，防止火焰引爆背面瓦斯或煤尘，隔绝爆炸。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安装以便，在国内得到了广泛使用，其中隔爆水袋棚使用最为广泛。当前研制XGS 型和KYG 型隔爆棚，具备适应性强，安装、拆卸和移动以便特点。

⑵ 自动隔抑爆技术

自动隔抑爆装置是使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置水、岩粉、2N 、2CO 等喷洒到巷道中，从而达到抑制爆炸火焰传播目。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；ZYB-S 型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理，当传感器接受到燃烧或爆炸火焰时，触发气体发生器迅速产生高压气体喷洒消焰剂，抑制火焰传播。

4 结语

本文针对国内每年煤矿屡次发生瓦斯爆炸现状,从理论上分析了煤矿瓦斯爆炸特性及条件,并对当前瓦斯爆炸防治技术进行简要阐明。虽然瓦斯爆炸防治技术上咱们积累了许多经验，瓦斯爆炸防治基本理论也获得了重大突破，但与国内煤炭工业迅速发展相比还相对滞后，煤矿瓦斯爆炸灾害仍严重威胁煤矿安全生产局面还没有得到主线变化。煤矿安全技术开发和提高仍是一项长期而艰巨任务。