矿井瓦斯爆炸

矿井瓦斯爆炸（共11篇）

矿井瓦斯爆炸 篇1

矿井火灾是煤矿的主要自然灾害之一。而煤炭自燃又是矿井火灾的主要形式。煤炭自燃发火作为矿井火灾的主要致因之一, 是矿井防灭火工作的治理重点。综采技术的引进和迅猛发展, 不断给矿井安全工作提出更新、更高的要求, 综放开采技术在带来巨大经济效益的同时, 也带来了新的特点, 服务时间长, 漏风率大, 煤体温度较高, 煤炭自燃发生率较高等, 成为制约高产高效矿井安全生产与发展的主要因素之一。

1 瓦斯爆炸机理

1.1 瓦斯爆炸链式反应机理

瓦斯爆炸属于分支链式反应, 由链引发、链传递、链分支、链终止构成, 一次反应可以生成2个活化中心。OH和H自由基是维持燃烧链锁反应的关键自由基, 它们具有很高的能量, 非常活泼, 一经生成, 立即引发下一步反应, 生成更多的自由基, 使燃烧过程得以延续且不断扩大。如此循环不已, 化学反应也越来越快, 最后发展为爆燃或爆轰式的氧化反应

1.2 瓦斯爆炸火焰加速机理

现阶段, 瓦斯爆炸火焰传播机理还主要集中于在管道内传播机理分析。管道内瓦斯爆炸后火焰会自发加速直到爆轰为止, 具体过程如下:火焰加速、冲击波压缩、冲击波相互作用、冲击波增强、压缩和加热未燃气体, 最终在前驱冲击波和火焰阵面之间产生爆炸, 并形成爆轰。

在点火后瓦斯爆炸初始阶段, 火焰通常是层流的, 随着火焰从点火中心生长, 就会逐步“湍流化”。这个过程就是我们所说的火焰加速机理。初始层流火焰在一定条件下会转变成湍流火焰, 使火焰加速。

这种转变主要通过以下两种机制实现[5]:

(1) 当雷诺数足够大时, 在火焰前的未燃气体流动中形成湍流;

(2) 压力波与火焰的相互作用形成湍流。

事实上, 火焰加速机理的具体描述到目前为止并不多, 形成的火焰加速机理理论还有:在气相燃烧理论中的压力波与燃烧阵面相互作用而导致界面不稳定性理论;由火焰产生的前驱冲击波对未燃混合物的加热和压缩的正反馈机理;火焰阵面微分加速机理;火焰阵面湍流加速机理等[5]。具体哪种加速理论更加具有适用性, 还取决于现阶段实验条件, 所以需要进一步研究。

2 瓦斯爆炸影响因素

国内外对瓦斯爆炸过程做了很多研究, 这其中很多学者都致力于瓦斯爆炸过程的影响因素研究。集中起来主要有有:

2.1 瓦期混合气体组成

人们通过实验, 研究了甲烷与空气混合气体组成对爆炸过程的影响, 从而确定了瓦斯爆炸的极限浓度、安全氧浓度范围的等参数, 但就巷道内气体浓度分布对爆炸过程的影响没有充分进行考察;同时, 瓦斯从其成因来分析, 不仅含有多种碳氢类气体组分, 如:CH4、C2H6、C2H4、H2S等, 同时还有CO2、H2S、CO等多种无机成分气体, 构成了井下复杂的气体环境, 其对瓦斯爆炸过程的影响有待于进一步研究。

2.2 点火源

主要研究成果集中在最小点火能的测试、点火方式方面和火源位置等方面, 如若采用强点火方式能增强爆炸强度, 并扩大爆炸极限范围;若采取弱点火源, 如电火花点火方式, 可燃性气体有个最小点火能量, 通常对于甲烷来说, 这个值为0.28m J;点火位置主要是影响瓦斯爆炸过程中的火焰速度, 从而影响瓦斯爆炸的初始冲击波的强度。但关于点火源自身体积大小对爆炸的影响的研究还十分有限。

2.3 巷道内环境、气体流动参数

实验室条件下, 瓦斯爆炸过程与井巷实际过程存在一定的差距, 虽然很多学者试图从相似理论出发, 希望能够很好的实现与实际情况的耦合但是管道试验条件并不能代替井下巷道情况, 如地面粗糙度、壁面粗糙度、井下气候条件、巷道几何尺寸等等诸多因素都导致井下瓦斯爆炸过程的复杂性。

2.4 惰性气体对瓦斯爆炸的影响

惰性气体抑制瓦斯爆炸是一种有效的瓦斯爆炸控制方法, 各惰性气体对抑制甲烷爆炸都有一定的作用, 一般常用的惰性气体有CO2、卤化烃、N2、He等。

3 瓦斯爆炸后果分析

瓦斯爆炸的传播过程是瓦斯爆炸的主要破坏形式形成阶段, 实验室研究和矿井瓦斯爆炸事故现场勘察结果表明, 瓦斯爆炸产生致命危险因素有四个:火焰锋面 (高温灼烧) 、冲击波 (超压破坏) 、瓦斯诱导煤尘爆炸和井巷大气成分 (有毒有害气体) 的变化。因此, 在瓦斯爆炸发生以后很长一段时间, 我们都必须做好爆炸区域气体浓度监测监控, 确保不会发生二次爆炸, 同时做好通风工作, 排除有害气体。

4 结论

瓦斯爆炸是一个极其复杂的物理化学过程。本文通过对瓦斯爆炸机理的论述, 分别从链式反应机理和火焰加速机理讨论了瓦斯爆炸过程, 认为瓦斯爆炸过程是两种机理共同作用的结果。

以此为理论指导, 讨论了瓦斯爆炸影响因素及火焰、压力等爆炸传播特性, 总结出瓦斯爆炸可能引发的后果, 为瓦斯防治提供了理论和环境因素的指导。

参考文献

[1]赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京:北京理工大学出版社, 1996.

[2]张国枢.通风安全学[M].北京:中国矿业大学出版社, 2000.

[3]罗振敏.链式反应理论在矿井瓦斯抑爆中的应用[J].煤矿安全, 2009:67-69.

[4]W·D·黑斯.气体动力突跃的基本理论[M].北京:科学出版社, 1988.

[5]叶青, 贾珍珍, 林伯泉, 周丽华.管内瓦斯爆炸加速机理分析[J].煤矿安全, 2007:78-80.

[6]陈先锋, 陈明, 张庆明, 张建华, 易长平.瓦斯爆炸火焰精细结构及动力学特性的实验[J].煤炭学报, 2010, 35 (2) .

[7]屈丽娜.K型、S型气溶胶抑制瓦斯爆炸实验研究[D].西安:西安科技大学.

矿井瓦斯爆炸 篇2

一、演习获得的经验

1、本次救灾演习准备充分，措施得力，整个救灾演习组织有序，进 展顺利。

2、本次救灾演习具有真实性与针对性，真正达到演练目的，各参加 救灾演习部门和人员能端正思想，高度重视，积极准备。认真地对每 个科目进行演练，增强了矿井抗灾、救灾的能力。

3、各部门都能认真履行职责，相互配合，相互协调，并按照救灾演习指挥部下达的指令，进行认真运作。

二、存在问题及教训

1、个别生产单位对《2010 糯东煤矿瓦斯灾害事故预案》组织学习贯 彻不力，井下汇报有事故发生时，职工有慌乱现象。

2、有少数参演人员认识不够，对演习套度不端正，行动迟缓，消极 怠工。

浅谈煤矿瓦斯爆炸及防治 篇3

【文献标识码】A

【文章编号】1672-5158（2012）10-0397-01

在煤炭开采过程中，瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、中毒、窒息矿井火灾、透水、顶板冒落等多种灾害事故时有发生。在这些事故中尤以瓦斯爆炸造成的损失最大，从每年的事故统计中来看，煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中，绝大多数是由于瓦斯爆炸，约占特大事故总数的70％左右，为此，瓦斯称为煤矿灾害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制订防治对策，显得特别重要。

一、瓦斯爆炸特点

根据历年煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下一些特点：

①瓦斯爆炸多为大事故；

②事故地点多发生在采煤与掘进工作面；

③瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大；

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多发。

二、事故原因分析

煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关，但总的来说，主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的。

我国煤矿井下开采条件普遍较差。①煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多，但主要有通风系统不合理和局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。②煤矿井下引爆瓦斯的火源有：爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。但放炮和电器设备产生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。③矿井安全装备配置不足，“先抽后采，监测监控，以风定产”方针未得到完全落实。许多事故分析发现，违章操作或管理不当而造成了一些本可避免的事故，但未引起重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产非常重要。④一些煤矿企业由于采煤方法落后，引起矿井采掘布置不合理，通风系统不完善，此外，作业规程编制不符合实际，针对性不强，给安全生产带来了严重隐患。

三、瓦斯爆炸事故的预防措施

1）对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施，除炸药安全『生检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火的管理，严格动火制度，消除引爆瓦斯的火源。

2）优化通风网络及通风系统

合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，必须同时设计，超前施工，同时投入使用。

3）隔爆措施

矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。

1）被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安装方便，因而得到了广泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最为广泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有适应性强，安装、拆卸和移动方便的特点。

2）自动式抑爆装置。使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置的水、岩粉、N2，CO2等喷洒到巷道中，从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。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；YBW-1型无电源触发式抑爆装置，适合安装在距爆源20-45m的巷道中；ZYB-S型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理，当传感器接收到燃烧或爆炸火焰时，触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂，抑制火焰的传播。

矿井瓦斯爆炸 篇4

1 直接原因

(一) 浓度问题

平时要加大对低瓦斯矿井的瓦斯浓度的预防工作, 因为矿井内具有低瓦斯而不等于矿井内没有瓦斯, 那么就有可能造成大量的瓦斯聚集, 从而出现瓦斯浓度升高的情况, 一旦符合瓦斯爆炸的相关条件就可能发生爆炸, 因此, 对瓦斯浓度的检测员及矿井工作者应该进行定期培训, 提高对瓦斯的认识, 了解瓦斯爆炸的原理, 才能从根本上预防低瓦斯爆炸的发生。

(二) 热源问题

矿井下只要有热源达到爆炸温度就会发生事故, 其中机电火花及放炮是爆炸的主要原因。 近年来煤矿企业不断的发展, 机械化程度增加, 机械工作产生的火花造成的事故也不断发生。

2 间接原因

间接因素有: (1) 一些不正规的煤矿企业管理体制混乱, 生产方式不合理。 (2) 一些企业只顾于表面上的生产效益而忽略了生产过程中的安全问题, 生产管理和生产方式落后等。 (3) 对员工安全保障方面不足, 矿井承受突发情况能力差。 (4) 企业内部人员管理混乱, 工人流动性大。 (5) 没有定期对员工进行安全教育, 需要完善生产管理模式[2]。

对于煤矿瓦斯事故的预防措施首先应该从意识上得到提高, 定期普及相关知识;再就是增加对瓦斯的了解程度, 学会一些基本的预防方法。

3 有效预防对策

对于我国一些低瓦斯矿井而言, 瓦斯爆炸事故的发生是可以有效预防的, 这就要求每一名管理者和职工都应该严格遵守制度, 按照规定作业, 这就可以在很大程度上避免事故的发生。 企业应该保证矿井的良好通风, 加强通风管理, 我们从管理措施、技术措施以及培训措施这三个方面入手[3]。

(一) 管理措施

(1) 为了增强通风管理能力, 企业内部必须成立专门的机构及配备专业的人员, 负责矿井的通风管理工作。 (2) 实现煤矿瓦斯管理责任制。 由于煤矿每年都在大量的开采, 矿井也越来越深, 难度也越来越大, 瓦斯的浓度也在不断的增加。 根据我国目前出台的相关法规, 煤矿企业的负责人要承担起瓦斯治理的首要任务, 煤矿总工程师应负责矿井瓦斯治理的技术问题并负责制定预防方案。 煤矿企业领导层次要在真正意义上认低瓦斯爆炸的危害, 不能存在侥幸心理。 (3) 制定完善的瓦斯气体检测体制。 矿井下的任何角落都有可能存在瓦斯, 因此都要安排专人定时的进行瓦斯浓度检测, 检测人员要建立详细的瓦斯检测方案, 严格遵守方案执行, 并且检测人员不得出现少检或者假检等行为。

(二) 技术措施

(1) 制定详细的预防瓦斯爆炸安全技术手册, 要通过不断的学习, 提高防范低瓦斯爆炸的意识。 (2) 要对每一年的瓦斯等级评定工作引起高度重视, 对采空区及废巷道应及时关闭, 防止瓦斯的产生。 (3) 严格遵守煤矿工作章程进行作业, 要每年进行煤矿瓦斯爆炸事故演练, 在演练过程中找出问题并解决, 以此来预防事故的发生并加强了对于矿井突发情况的处理能力。

(三) 培训措施

要落实对工作人员的培训教育工作, 矿井事故发生的主要原因还是由于工作人员责任心不够, 危险意识不足, 因此要定时对相应人员进行思想及意识上的培训教育, 这些对于煤矿生产的安全有着极其重要的作用[4]。

4 结语

要想保证高效生产, 首先要把建立正确的意识形态, 时刻牢记安全第一的思想, 要摆正生产与安全、 经济等的内在关系, 要明确抓安全就等于抓质量和经济效益, 煤矿企业要建立一系列完善的管理体制, 煤矿企业全体人员要严格遵守规章制度。 只有全体人员严格遵守煤矿企业建立的规章制度, 认认真真的做好自己的本职工作, 要遵循安全第一的原则, 才能保证煤矿企业的经济效益, 也就预防了低瓦斯爆炸事故的发生。

参考文献

[1]陈福, 傅贵, 李东玉.虚拟现实技术在矿井瓦斯爆炸模拟中的应用[J].煤炭科学技术, 2003, 31 (03) :33-35.

[2]陈福.虚拟现实技术在煤矿瓦斯爆炸模拟中的应用[D].中国矿业大学, 2002.

[3]张会斌, 杨海波.煤矿瓦斯爆炸事故原因分析及防治对策[J].中国科技信息, 2008, (16) :44.

坡底煤矿瓦斯爆炸事故 篇5

一、概况

坡底煤矿原为天宁镇坡底村办煤矿，设计生产能力 6 万吨／年。1981 年建井，1983 年在建井过程中因发生瓦斯爆炸而停止建井，1999 年坡底村村民委员会与蔚石恩签订承包合同继续建设该井。2000 年 4 月注册了交城桃园煤炭有限公司。该矿原有证照齐全。国办明电 25 号文件下发后被认定为停产整顿矿井，尚未经省政府有关部门重新核发新证。

矿井采用斜井开拓，主井斜长 460m，坡度 24 度；副井(兼做风井)斜长 390m，坡度 30 度；新配主井斜长 388m，断面积 6m2，坡度 27~30，未经任何部门批准，井口开在界外，主、副井于 2000 年 11 月 10 日贯通。主井采用串车提升，主绞车型号为 JD--40 型调度绞车，电机功率 40kw ；新配主井计划也采用串车提升，拟配备主绞车型号为 2JT 一 1 ． 6，电机功率 95kw。采用中央并列抽出式通风，主扇型号为 4 — 72 一 N020B 离心式主扇，备用主扇型号为对旋轴流式 13 号主扇，配备 2X18 ． 5kw 电机。矿井总进风量 960m3 ／ min，总回风量 1008m3 ／ min ； 2001 年 10 月 27 日新配主井井筒和回风井井筒交叉处由于新主井井筒顶部冒落形成贯通口，造成井下负压通风区风流短路，且主扇安装不合格，新主井两道风门漏风严重。该矿事故发生前有掘进头 6 个。放炮落煤后人力平车将煤运送到井底煤仓，由串车提升到地面。主井筒一侧有多个水窝为井下洒水提供水源。

二、事故经过

2001 年 11 月 15 日 15 时 20 分，由常务副矿长靳志荣召开了中班班前会，安排了当班工作。15 时 50 分左右，当班 46 名工人陆续入井，其中：安全副矿长武兴龙于 20 时 30 分许出井，五个掘进工作面安排 6 人，拉工 31 人，井底车场运输工 5 人，瓦检员 1 人，电工 1 人，带班副矿长 1 人。21B 寸 30 分许主井口“轰”的一声，井口冒出一股黑烟，井下发生了瓦斯爆炸。1

2名工人在事故发生后脱险(井底车场运输工 5 人、3# 煤掘进巷 7 人)，其中 1 人受伤。

事故发生后，矿方切断井下电源，在新主井从井口对已摧垮的两道风门进行了临时密闭。吕梁地区矿山救护大队于 16 日 3 时 50 分下井对灾区进行了侦察，6 时许将井下遇难人员全部找到，16 日 23 时许将遇难人员尸体运送出井。

三、事故原因．矿井负压通风系统短路，工作面风量不足造成瓦斯积聚，瓦检仪矢准，不能准确检测瓦斯，工人违章放炮产生明火引起瓦斯爆炸，是造成这起事故的直接原因。．坡底煤矿未经省级复产验收核发新证，违反国办 25 号、68 号文件规定擅自组织生产，是造成这起事故的主要原因。．坡底村委会、坡底煤矿非法转让采矿权，交城桃园煤炭有限公司非法受让，是造成这起事故的重要原因。．地、县、镇政府及有关部门对国办明电 25 号、国办 68 号文件关于小煤矿关闭整顿的规定执行不力，没有及时制止坡底村委会非法转让采矿权和坡底煤矿非法生产行为，是造成这起事故的又一个重要原因。

四、防范措施．吕梁地区及交城县要认真贯彻落实国务院国办 25 号明电、68 号文件及省政府 70 号文，抓好乡镇煤矿的停产整顿工作。，认真吸取事故教训，举一反三，在全区范围内开展安全大检查，凡不达标准的矿井坚决不予验收，并按期实施关闭。有关部门要严格执行国家规定，对不具备发证条件的煤矿坚决不能发证。．强化对矿井“一通三防”工作的管理，确保矿井有足够的风量、合理的通风系统、完善的通风设施，瓦斯员要尽职尽责，坚决杜绝瓦斯超限作业和无风、微风作业。．加强对煤矿安全仪器的检查、校验工作，矿井安全检测仪器必须定期调校、维修，保证完好准确、灵敏可靠。．加强对特殊工种的培训和监管工作，特殊工种必须经国家认证的培训机构培训并取得安全操作资格证书后才能上岗作业，严禁无证上岗作业。6 ．严格执行“一炮三检”和瓦斯检查制度，高瓦斯矿井必须使用水炮泥，确保放炮安全。

五、结案情况

事故发生后，国家煤矿安全监察局组织进行了调查，尚未结案，以下内容以事故调查报告为依据进行了整理。．蔚石恩，中共党员，法人代表，交城桃园煤炭有限责任公司执行董事、总经理。越界开采，使用无证人员上岗，对存在的严重安全隐患解决不力。组织工人冒险生产作业，对事故负有主要责任。．靳志荣，副矿长。没有认真解决该矿通风系统等严重的安全隐患，瓦检制度不落实；未经验收合格，便组织工人冒险生产作业，对事故负有主要责任。．武兴龙，副矿长。对该矿回风井风流短路、井下风量不足、局扇拉循环风、地面主扇安装不符合要求、瓦检仪失准等问题没有及时解决，参与组织工人冒险作业，对事故负有主要责任。．侯俊平，矿长。未能坚守工作岗位，没有履行矿长职责，对该矿存在的严重安全隐患未能及时解决，坡底煤矿没有停产整顿，不具备安全生产条件冒险生产，对事故负有主要责任。．闫士亮，中共党员，坡底村党支部书记。在坡底村委换届后，一直未向村委会通报煤矿承包的相 关情况，也未开会研究过煤矿的生产、经营和安全情况，将村办坡底煤矿采矿许可证和煤炭生产许可证交蔚石恩使用。对事故负有重要责任。．田成州，中共党员，天宁镇人大主席团主席。在贯彻落实小煤矿停产整顿工作上没有措施，没有检查，在对该矿进行复产验收中没有严格把关，使非法越界开采和存在重大安全隐患的坡底煤矿通过了镇政府的初验，对事故负有主要领导责任。．郭强，中共党员，镇长。对安全工作重视不够，对坡底煤矿停产整顿监督检查不力，对事故负有主要领导责任。．赵合心，中共党员，天宁镇党委书记。没有认真贯彻落实党的安全生产方针，对镇政府的日常安全工作和坡底煤矿停产整顿工作重视不够，要求不严，监督落实不到位，对事故负有重要领导责任。．闫保宇，中共党员，县煤炭工业局副局长。在办理坡底煤矿生产许可证时，明知该矿不符合办证条件，弄虚作假，同意申报了有关图纸资料；作为该矿包片领导，未能采取果断措施予以制止私自生产的行为，对事故负有主要领导责任。．任永红，中共党员，县煤炭工业局局长。明知该矿不具备办证条件，同意申办、换领坡底煤矿煤炭生产许可证；在办理交城桃园煤炭有限责任公司营业执照时越权行政，同意该公司使用坡底煤矿采矿许可证和生产许可证，对事故负有主要领导责任。．胡万刚，中共党员，县煤炭工业局副局长。对全县的煤矿安全生产和停产整顿工作措施不力，对该矿未经省级验收擅自生产不予制止，对事故负有重要领导责任。．苏兆生，中共党员，交城县地矿局局长。在交城桃园煤炭有限公司申办企业法人营业执照过程中，越权行政，同意该公司使用坡底煤矿采矿许可证进行生产开采。对该矿违法越界开采行为失察，对事故负有重要领导责任。13 ．武兴华，中共党员，副县长。对全县的煤矿整顿和安全工作采取针对性措施不力；签署同意交城桃园煤炭有限公司使用坡底煤矿采矿许可证、煤炭生产许可证。对事故负有主要领导责任。．刘云晨，中共党员，县长，2001 年 9 月 1 日以后在省委党校培训，在脱产学习之前对贯彻落实国务院关于乡镇煤矿停产整顿的规定执行不力，对全县的煤矿整顿和安全工作监督检查不够。对事故负有重要领导责任。15 ．刘保明，中共党员，县委书记。贯彻党的安全生产方针不力，对县政府落实国务院关于乡镇煤矿停产整顿通知监督不够，对事故负有领导责任。16 ．刘新平，中共党员，吕梁行署煤炭局总工程师。对全区停产整顿的高瓦斯矿井组织安全检查工作不严不细。对事故负有重要领导责任。．吉庆生，中共党员，吕梁行署煤炭局局长。在办理坡底煤矿煤炭生产许可证时把关不严，对县局弄虚作假行为失察；在组织贯彻落实省、地有关停产整顿工作中抓得不严不细。对事故负有重要领导责任。，梁瑞林，中共党员，吕梁行署土地矿产局局长。在收到省国土资源厅转发国土资源部国土资电发 [2001]35 号文件后，贯彻落实不力。对事故负有领导责任。．金建中，中共党员(2001 年 9 月至 2002 年 1 月 15 日在省委党校学习)，吕梁行署副专员，协助专员分管全区工业经济，安全生产等工作。对全区的煤矿整顿和安全生产工作督促检查不力。对事故负有领导责任。20 ．栾继由，中共党员，中共吕梁地委委员，行署常务副专员。在专员去中央党校学习期间主持日常工作，对全区的煤矿整顿和安全生产工作督促落实不够。对事故负有领导责任。

关于省煤炭管理部门在发放坡底煤矿煤炭生产许可证过程中是否存在问题，留待进一步调查核实。

矿井瓦斯爆炸 篇6

关键词：煤矿；防治瓦斯积聚；低瓦斯矿井

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0175-02

1 矿井概况

西北某煤矿始建于1996年，该矿为整合扩能矿井，矿井现采用平硐开拓，采用倒台阶采煤方法，全部垮落法管理顶板。该矿开采C1、C2两层煤，开采标高为+1 150 ～+300 m。矿井C1煤层划分为二个水平，即+756 m水平上山、+530 m水平上下山开采；C2煤层划分为一个辅助水平和二个水平，即+950m辅助水平、+756 m水平上山+和530 m水平上下山开采。该矿绝对瓦斯涌出量为0.320 m3/min相对瓦斯涌出量为5.10 m3/t，属低瓦斯矿井，矿井采用分列式通风，煤层厚0.8～1.2 m，倾角52～68 °。

2 矿井瓦斯涌出量預测分析

该矿井达产时开采：C1煤层+756 m水平上山设计有2个采煤工作面，3个掘进工作面及其它地点（如采空区、煤层巷道）有瓦斯涌出，按瓦斯涌出的地点判断，则每个采煤工作面的绝对瓦斯涌出量为0.23 m3/min；每个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量为0.09 m3/min，则两个掘进工作面绝对瓦斯涌出量为0.18 m3/min；其它地点涌出瓦斯量为0.08 m3/min；C2煤层+950 m辅助水平设计有2个采煤工作面，2个掘进工作面及其它地点（如采空区、煤层巷道）有瓦斯涌出，按瓦斯涌出地点进行预测，则每个采煤工作面绝对瓦斯涌出量为0.45 m3/min，则1个采煤工作面绝对瓦斯涌出量为0.45 m3/min；每个掘进工作面绝对瓦斯涌出量为0.21 m3/min，则2个掘进工作面绝对瓦斯涌出量为0.42 m3/min；其它地点涌出瓦斯量为0.06 m3/min。

3 防治瓦斯积聚的措施

3.1 巷道布置、采掘工艺对矿井瓦斯涌出的影响

本矿井采用平硐暗斜井开拓。利用蜂巢岩+756 m平硐作主平硐，C1煤层开采初期和后期在主平硐西翼新布置+880 m平硐作西回风平硐，用于C1煤层西翼采区的回风；中期在主平硐东翼新布置+850 m斜井作回风斜井，用于C1煤层东翼采区的回风；C2煤层在主平硐西翼新布置+950 m平硐作回风平硐，用于C2煤层采区的回风。矿井同时使用的风井有2个。

矿井主平硐井筒位于井田上北部，西回风平硐井筒位于井田西部，南回风平硐井筒位于井田南部。矿井+756 m水平一采区生产期间，新鲜风流从+756 m主平硐、+756 m水平C1运输大巷进入，经一采区轨道上山和一采区人行上山，运输及人行石门进入采区采掘工作面，泛风至西回风平硐，最后排出地面。+950 m辅助水平二采区生产期间，新鲜风流从+756 m主平硐、+756 m水平C2运输大巷、集中轨道上山、集中人行上山、集中回内上山、+950 m辅助水平C2运输巷进入，经二采区轨道上山和二采区人行上山，运输及人行石门进入采区采掘工作面，泛风经回风下山至南回风平硐，最后排出地面。

采煤工作面采用“U”型通风方式。新鲜风流从工作面轨道巷及运输巷进入回采工作面，回采工作面的泛风由工作面回风巷排入回风石门，形成完善的通风系统。

3.2 保证工作面充足的风量和合理的风速

矿井采用分区列式通风方式，抽出式通风方法，通风线路顺畅，对各用风地点配有足够的风量，反风满足要求，在相应的地点设置了通风附属设置及构造物，通风系统是合理、可靠的。矿井回采工作面瓦斯含量高，为防止生产过程中瓦斯浓度超限，必须保证回采工作面有足够的新鲜风量，本矿井投产初期7111、9221采煤工作面配风量为4 m3/s，工作面风速为1.21 m/s，采煤工作面风量充足，能有效防止工作面瓦斯浓度超限。风速较大，能防止和消除采煤工作面上隅角的瓦斯积聚。

为防止掘进工作面瓦斯浓度超限，必须保证掘进工作面有足够的新鲜风量，本矿井投产初期掘进工作面配风量为4 m3/s，掘进断面为5.3 m2，风速为0.75 m/s，掘进工作面风量充足，能有效防止工作面瓦斯浓度超限。上述风量分配及风速均能满足风排放瓦斯要求，同时巷道断面大小、支护材料及巷道弯道半径的选择等，均应能避免局部地段的瓦斯集聚，使矿井有一个良好的通风系统。

3.3 建立完善通风系统

①本矿布置有3个风井，西回风平硐，担负矿井C1煤层一采区、七采区、九采区、十五采区、十七采区的回风任务，服务年限约5.3年；南回风平硐，担负矿井C2煤层二采区、四采区、六采区、八采区、十采区、十二采区、十四采区的回风任务，服务年限约8.3年；东回风斜井，担负矿井C1煤层三采区、五采区、十一采区、十三采区的回风任务，服务年限约3.0年。

②通风系统应力求安全可靠、系统简单和经济合理的原则。矿井进回风井之间、主要进回风大巷之间，应设立两道反向风门和两道联锁的正向风门。对于人员不通行的联络巷道，要及时砌筑永久性挡风墙，以有效地抑制有效风量的漏失。矿井风量计算方法依据《煤矿安全规程》和《采矿工程设计手册》，按照生产能力150 kt/a进行配风。矿井通风容易时期和通风困难时期均按2个采煤工作面、5个掘进工作面及其独立通风硐室和巷道配风。

3.4 加强通风管理和通风质量标准化工作

加强通风管理，严禁违章指挥、违章作业，严格建立通风瓦斯安全管理制度。要及时对冒顶、片帮进行处理，及时处理各掘进工作面和回采工作面等处的局部瓦斯积聚。若遇瓦斯涌出异常区域要加强通风，加强检测工作。

通风是防止瓦斯积聚的行之有效的方法之一，加强通风管理，合理配风，按需分风，保证各回采工作面有足够的新鲜风量，以防瓦斯积聚。

本矿井投产初期7111、9221采煤工作面各配风量为4 m3/s，工作面风速分别为1.21 m/s，采煤工作面风量充足，风速较大，对防止工作面瓦斯浓度超限非常有利。

加强通风质量标准化工作，通风设施施工要严格按照相关标准执行，建立通风设施管理检查维护记录，对重要的风门、调节风门、永久密闭等通风构筑物要重点监控。

井下所有电气设备选择必须符合《煤矿安全规程》的要求，防止电气设备产生火花。井下电气设备选用矿用防爆型电气设备，本矿井变电所内高压开关选用BGP-630/10型矿用隔爆型高压真空配电装置，刮板机采用防爆组合开关，采掘面的低压开关一般均为QZB型隔爆真空磁里起动器，局部通风机采用专用开关，可以使用和备用局部通风机自动切换。

3.5 加强局部通风管理

矿井掘进巷道通风都必须采用局部通风机，每一采区、每一掘进巷道开工前都应编制局部通风设计报告，内容包含局部通风机型号和能力、局部通风的布置方式、供风量、风筒直径等各种参数。

本矿井掘进工作面利用局部通风机压入式通风，使用长距离、抗静电、阻燃性能风筒、局部通风机（双风机）采用“二专”（专用线路、专用开关）双电源供电，保持局部通风机连续运转的可靠性。

全矿井共5个掘进工作面，均为半煤岩巷普掘工作面。每个掘进工作面配备FBD-2-№5/5.5×2型局部通风机（功率5.5×2 kW，风量110～230 m3/min，风压380～2 930 Pa）1台，备用2台。全礦井共配备12台局部通风机。

3.6 合理安排隔爆水棚

为防止煤尘和瓦斯爆炸引起二次爆炸的可能性，阻止爆炸的进一步传播，该矿井下隔爆水棚的布置方式采用集中式，采用型号为GBSD-40（设计水量为40 L）的塑料水袋组成。

隔爆水棚的每一组水棚区根据所在巷道的净断面积和巷道形式的不同，布置的总长在23.3～23.8 m之间，水袋的个数在26～28个之间，每一水棚区总储水在1 040～1 120 L之间，初期全矿共布置隔爆水棚供16组，主要布置在以下地点：

①7112采面轨道巷、回风巷掘进工作面内（各1组）；

②9222采面轨道巷、回风巷掘进工作面内（各1组）；

③7112采面轨道巷、运输巷和回风巷内（各2组）；

④9211采面轨道巷、运输巷和回风巷内（各2组）。

4 结 语

总之，对于低瓦斯矿井，我们一定要严格执行《煤矿安全规程》的相关规定，加强日常管理，不能疏于马虎，以减少煤矿瓦斯爆炸事故对生产的威胁。

参考文献：

矿井瓦斯爆炸 篇7

1矿井及事故概况

1.1矿井基本情况

红土田煤矿位于富源县后所镇庆云村,证照齐全,采用平硐—暗斜井开拓,核定生产能力50 kt/a。 该矿主要开采C17、C18、C20煤层,煤层自燃倾向性均为Ⅱ 类自燃,C17、C18煤层的煤尘无爆炸危险性, C20煤层的煤尘有爆炸危险性。矿井历年瓦斯等级鉴定结果均为瓦斯矿井。根据2012年瓦斯等级鉴定结果,矿井相对瓦斯涌出量6. 80 m3/ t,绝对瓦斯涌出量0. 74 m3/ min; 相对二氧化碳涌出量5. 98 m3/ t, 绝对二氧化碳涌出量0. 65 m3/ min,为瓦斯矿井。矿井采用中央并列式通风方式,井下通风系统极其复杂。事故发生时矿井在 + 2 023 m水平二采区生产, 该采区生产系统大部分位于采矿许可证界定的井田范围以外。采区内布置有8个采掘工作面,分别为C17煤层121701炮采工作面、121703炮采工作面、 221702机采工作面、221704炮采工作面、121702回风巷掘进工作面,C18煤层221802运输巷掘进工作面、221802回风巷掘进工作面,C20煤层222002回风巷掘进工作面。

1.2事故地点概况

121701采煤工作面走向长平均92 m,倾斜长平均66 m,采高0. 9 m,单体液压支柱配合铰接顶梁支护,爆破落煤。该工作面在回采过程中遇一斜交断层,其落差约2 m,工作面无法正常推进,重新掘进开切眼跳采,当掘进到25 m时再次遇到断层,于是停止掘进,未与回风巷沟通,采用1台FBD -2 ×15 k W局部通风机通风回采,未形成全负压通风。为该工作面供风的局部通风机安装在121702回风巷掘进工作面回风流中,同时还分供121702进风巷( 未作业) ,如图1所示。

1.3事故概况

2014年4月21日0点23分左右,红土田煤矿121701采煤工作面发生瓦斯爆炸事故,当班入井员工77人,其中63人成功升井,14人遇难。瓦斯爆炸事故波及范围主要为121701采煤工作面,121702进风巷、121702运输巷、121702回风巷掘进工作面, 121703采煤工作面( 事故当班无人作业) ,121705采煤工作面( 备用) ,以及C17煤胶带巷、C17煤提升巷、 C17煤进风巷、C17煤回风巷、二采区材料上山、总回风巷、主平硐等区域。

2事故原因分析

2.1瓦斯积聚原因分析

1) 二采区作业点多,巷道系统复杂,通风构筑物多且质量差( 风门采用30 mm厚木板制作,密闭墙采用空心砖横向砌筑) ,系统漏风量大,通风系统不稳定。

2) 121701采煤工作面未形成全负压通风系统, 采用局部通风机供风,风机同时分供其他地点,且风筒破口多,导致工作面风量不足。

3) 121701采煤工作 面局部通 风机安设 在121702回风巷掘进工作面的回风流内,121702回风巷掘进工作面爆破落煤涌出的较高浓度瓦斯串入121701采煤工作面。

4) 根据C17煤胶带巷2014年3月25日测风记录,该巷道实际进风量426. 3 m3/ min,121701采煤工作面局部通风机额定吸风量480 m3/ min,风机安装位置以外存在多个漏风点,导致局部通风机出现循环风,工作面排出的瓦斯被再次送回到工作面,积聚到爆炸浓度。

5) 爆炸点附近有一斜交逆断层,落差2 m,断层带附近可能积存较高浓度瓦斯,工作面揭露后会出现异常瓦斯涌出。

6) 事故发生时负责该区域的瓦斯检查员未在现场,未执行“一炮三检”制度,对瓦斯积聚未能及时发现和处理。

根据以上分析,本次事故瓦斯积聚的原因是矿井主要通风系统不合理、不稳定,井下局部通风及瓦斯管理混乱,存在串联通风、循环风和空班漏检,工作面遇构造带煤层瓦斯涌出量增大等。

2.2引爆火源分析

1) 瓦斯爆炸爆源点为121701采煤工作面出口以里22 ~ 25 m位置,爆破母线末端在121701采煤工作面运输巷距工作面出口5 m位置,根据救援报告,该位置附近有9人遇难; 工作面最里端有煤矸堆积并埋压爆破母线,支架有歪倒现象。说明事故发生时工作面正进行爆破,9名遇难人员正在起爆地点躲避。

2) 现场勘察时发现工作面有21个已装药未爆破炮眼,炮眼未装水炮泥,使用碎煤矸封孔。

3) 事故当班121701采煤工作面无专职爆破工, 爆破由未取得爆破工资格证的小班长操作。

4) 爆源点无电气设备,附近区域也未发现其他引火源。

根据以上分析,本次事故的引爆火源为违章爆破导致爆破火焰外泄。

2.3直接原因分析

造成此次瓦斯爆炸事故的直接原因是: 121701采煤工作面采用非正规采煤方法,工作面遇断层瓦斯异常涌出,加之存在串联通风和循环风,造成工作面瓦斯积聚并达到爆炸浓度,在未检查瓦斯的情况下违章爆破引起瓦斯爆炸。

2.4间接原因分析

1) 煤矿存在越界开采行为。该矿在越界范围内组织生产,为逃避有关部门和工作人员对其违法违规行为的监督检查,煤矿采取绘制假图纸应付检查, 在发生事故的作业区域不安设安全监控系统和人员定位系统,不填瓦斯、通风报表,采取临时封闭非法生产作业区域等方式蓄意隐瞒作业点,使该区域成为安全生产监管的盲区; 煤矿为加快盗采煤炭资源, 在采区内布置了8个采掘工作面违法违规组织生产,导致通风系统不合理、不可靠,大量隐患长期存在且未能被发现。

2) 煤矿通风管理混乱。井下巷道系统复杂、作业点多,采区进风巷存在“N”字形折返,通风构筑物多、质量差,系统漏风量大,通风系统不稳定; 煤矿未按规定定期测风和调风,导致C17煤生产区域风量不足,存在违规串联通风; 局部通风管理混乱,存在循环风,风筒漏风严重,局部通风设施的安装和管理由采掘队伍自行负责。

3) 煤矿瓦斯管理混乱。矿井监测监控系统不健全,C17煤作业区域未安装瓦斯监控设备; 井下爆破作业瓦斯检查员不在现场,爆破不用水炮泥、不执行 “一炮三检”制度; 瓦斯检查员发现121701采煤工作面炮后瓦斯浓度偏高的异常情况,未引起重视; 未制作瓦斯台账和瓦斯日报,未执行瓦斯检查“三对口” 规定。

4) 煤矿劳动组织管理混乱。井下作业人员上下班时间随意性大,没有统一规定; 作业活动没有连续性,有人就生产,无人就停工; 采掘作业未严格执行作业规程及安全技术措施,121701采煤工作面作业规程未经批准且未组织职工学习; 特种作业人员配备不足,大部分作业点放炮员无证上岗; 职工安全培训不到位,事故工作面作业人员入井前未经培训; 入井登记弄虚作假,C17煤作业区域未安装人员定位设备,事故发生后入井人数不清。

3事故教训

3.1违法违规开采是煤矿安全生产的大敌

大量事实证明,违法违规开采往往会直接导致事故发生。因为违法违规开采的煤矿为加快盗采资源会违规布置多个作业点,同时采取不安设安全监控系统,安全检查时临时封闭非法作业区域等手段蓄意逃避监管,导致大量隐患存在的区域成为安全监控和监管的盲区。从全国范围来看,2002—2012年, 全国煤矿由于超层越界开采发生特别重大事故18起、死亡824人,分别占同期特别重大事故总起数的29. 5% 和死亡人数的23. 8% ; 无证、证照不全或过期失效矿井非法违法生产建设发生特别重大事故26起、死亡1 375人,分别占同期特别重大事故总起数的42. 6% 和死亡人数的39. 7%[10]。从云南省来看,1991年至2010年的20年间,非法违法生产建设矿井共发生事故582起,死亡1 457人,分别占同期全省煤矿事 故总起数 和死亡人 数的20. 82% 和30. 32%[11,12]。而且近两年发生的云南红土田煤矿 “4. 21”重大瓦斯爆炸事故、四川肖家湾煤矿“8. 29” 特别重大瓦斯爆炸事故、贵州大山煤矿“5. 10”重大瓦斯爆炸事故、吉林庆兴煤矿“4. 20”重大瓦斯爆炸事故、桃子沟煤矿“5. 11”重大瓦斯爆炸事故,都存在超层越界、违规布置作业点等违法违规开采行为。

3.2低瓦斯涌出量矿井仍存在瓦斯异常积聚隐患

低瓦斯涌出量矿井开采的煤层虽然瓦斯含量较低,在正常通风条件下井下各地点风流中瓦斯浓度不会超限,但当通风系统不稳定,风量不足时仍能引起局部瓦斯积聚; 工作面遇到煤层赋存条件变化、地质构造或贯通采空区会导致瓦斯异常涌出,当风量不足以及时稀释和排除瓦斯时也能引起瓦斯积聚; 通风瓦斯管理不善,串联风、循环风、停工停风亦能引起瓦斯积聚。

3.3低瓦斯涌出量矿井容易忽视通风瓦斯管理

虽然为了增强低等级瓦斯矿井的瓦斯防范意识,加强瓦斯管理,2012年3月1日起开始施行的 《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》取消了低瓦斯矿井的叫法,改为瓦斯矿井,但瓦斯分级管理的本质并没有改变,无论是地方监管部门还是煤矿企业仍然认为瓦斯矿井的通风瓦斯管理力度就应该比高瓦斯矿井小,因此施行两年来并未能从根本上改变低等级瓦斯矿井瓦斯爆炸事故多发的现状。2011年3月至2014年7月,国家安全生产监督管理总局公布的14起重大以上瓦斯爆炸事故中,仍有8起发生在瓦斯矿井,占57. 1% 。采用非正规采煤方法、忽视通风管理和火源控制、瓦斯监测与检查形同虚设等现象在瓦斯矿井中仍普遍存在。

4防范对策

4.1严厉打击煤矿违法违规生产行为

要认真落实《国务院办公厅关于集中开展安全生产领域“打非治违”专项行动的通知》( 国办发明电〔2012〕10号) 等要求,进一步完善和落实地方政府统一领导、相关部门共同参与的联合执法机制,深入开展“打非治违”专项行动,加强对煤矿企业的日常执法、重点执法和跟踪执法,始终保持高压态势, 形成严厉打击非法违法生产经营建设、治理纠正违规违章行为的工作合力,确保“打非治违”工作取得实效。对存在非法违法行为的矿井要切实做到“四个一律”,即对非法生产经营建设和经停产整顿仍未达到要求的,一律关闭取缔; 对非法生产经营建设的有关单位和责任人,一律按规定上限予以处罚; 对存在非法生产经营建设的单位,一律责令停产整顿,并严格落实监管措施; 对触犯法律的有关单位和人员, 一律依法严格追究法律责任。

4.2加强对低瓦斯涌出量矿井瓦斯异常积聚的监控

“监测监控”是防止煤矿瓦斯事故的重要防线和保障措施,矿井必须完善安全监控系统,并确保其有效运行,对矿井瓦斯情况和井下设备的运转以及主要通风设施的状况实施监控; 按规定配齐瓦斯检查员,制订巡回检查图表,按规定的路线、间隔时间和次数检查瓦斯,杜绝空班漏检,对瓦斯涌出异常的工作面配备定点瓦斯检查员,及时检查作业地点的通风状况和瓦斯浓度,处理瓦斯隐患; “八大员”入井必须随身携带便携式瓦斯检测仪,动态检查井下各地点瓦斯情况。最终建立起安全监控系统实时监控、 专职瓦斯检查员巡回检测、“八大员”动态检查的全方位、全时段、全过程瓦斯监控体系,加强对井下瓦斯异常涌出的监控; 加强煤矿地质工作,查清井田范围内的地质构造,摸清瓦斯地质规律,强化采空区和老巷的管理,预先侦知潜在瓦斯源。

4.3严格低瓦斯涌出量矿井通风瓦斯管理工作

加强通风管理、电气管理,严格执行放炮操作与程序,是有效预防和控制煤矿瓦斯爆炸事故的重点[7]。通风是解决矿井瓦斯问题的基础,这一点毋庸质疑。通风系统问题是瓦斯积聚的主要原因,通风混乱、风量不足和无风微风等导致瓦斯积聚占90. 6%[7]。因此瓦斯涌出量较低的矿井必须改变不重视矿井通风系统,只注重局部通风管理的错误做法,从矿井大的通风系统入手,切实加强矿井通风管理; 严格规范矿井瓦斯等级鉴定工作,防止高级低定,对矿井瓦斯进行有效管理; 树立“只要井下存在瓦斯,就有瓦斯爆炸的风险”意识,切实加强井下火源的控制,重点应加强电气防爆管理和爆破管理; 国家层面制定更严格的瓦斯矿井通风瓦斯管理规定, 高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井只能在此基础上拔高,理顺和明确不同瓦斯等级矿井瓦斯防治的最低要求; 煤矿瓦斯管理一定要注意加强对瓦斯突发事件引发瓦斯爆炸这一重大隐患的防治工作[13]。

5结语

矿井瓦斯爆炸事故原因分析及对策 篇8

关键词：矿井,瓦斯爆炸,事故,瓦斯治理

1 矿井瓦斯爆炸原因分析

矿井发生爆炸的必要条件是:甲烷浓度超过爆炸下限, 氧气的浓度不低于12%, 引火源的存在。因此, 主要从氧气条件、瓦斯积聚和火源3个基本条件进行爆炸原因分析。此外, 措施不落实、管理上的漏洞也是爆炸事故发生的主要原因。

(1) 矿井通风管理不善, 违法违规进行采掘作业。主要表现为:矿井无证生产, 采用独眼井, 自然通风, 超通风能力生产。采用串联通风、扩散通风、循环风, 没有形成合理、稳定可靠的通风系统。对采空区和盲巷处理不及时, 特殊地点瓦斯积聚处理方法不对, 违章排放瓦斯等, 留下事故隐患。存在井上下通风机不能实现“双风机、双电源”自动倒台, 不按规定开停通风机现象。没有落实矿井通风管理规定, 不能按需配风, 职工随意开关井下风门, 造成风流短路或通风设施损坏后修复不及时。有的局部通风管理不到位, 风筒脱节破口多, 处理不及时, 造成风量、风速达不到要求, 导致掘进面微风作业。

(2) 矿井瓦斯检查监测制度执行不严。在井下实际生产过程中, 不按规定配备井下瓦斯检查员, 造成瓦斯检查员数量不够, 经常出现空班、漏检。有的矿井瓦斯检查员没有受过正规培训教育, 无证上岗, 思想觉悟与业务技术素质低, 责任心不强, 不按规定检查汇报, 甚至做假记录。有的矿井没有安装瓦斯监测监控系统, 不能对井下采掘工作面瓦斯情况进行24 h连续监控。有的矿井瓦斯监测监控系统安装不合理, 出现问题维修不及时, 甚至弄虚作假随意调整探头值, 使井下监测系统不能稳定运行、准确监测数据, 瓦斯超限不能断电。

(3) 高突矿井瓦斯预防及抽放措施落实不到位, 低瓦斯矿井对瓦斯管理不重视。部分高瓦斯及突出矿井没有认真落实瓦斯防治措施及“四位一体”防突措施, 导致发生煤与瓦斯突出事故。有的高突矿井没有按规定建瓦斯抽放系统, 或虽建有瓦斯抽放系统, 但抽放工作没有认真开展, 造成抽放效果差, 抽放时间达不到要求, 以至采掘作业时瓦斯时常超限。另外, 有的低瓦斯矿井没有相应瓦斯防治措施及规定, 或虽有措施及规定但落实不认真。统计表明, 思想麻痹, 管理松懈, 低瓦斯矿井照样会发生重特大瓦斯爆炸事故。

(4) 违章放炮或井下着火引发。放炮作业时, 炮眼不按规定装水炮泥, 甚至用煤粉等可燃物代替水炮泥装药放炮。炮眼最小抵抗线不够, 或用不合格母线裸露爆破。采用不合格的炸药、雷管违章放炮。有些矿井采空区和老巷封闭不及时, 密闭管理不严, 造成煤炭自燃、火区复燃引发明火。

(5) 矿井供电系统管理不严, 产生火花造成瓦斯爆炸事故。有的矿井井下照明和机电设备选型不符合规定, 电气设备管理混乱, 造成电气失爆或带电作业, 电网回路产生杂散电流引发瓦斯爆炸事故, 有时胶带摩擦起火也会引起瓦斯事故。另外, 井下岩石与岩石、岩石与金属、金属与金属撞击或摩擦产生的火花、高分子材料产生的静电火花也可能造成瓦斯爆炸事故。

(6) 认识不到位, 制度不落实。有些干部职工及瓦斯管理人员安全意识淡薄, 没有认真落实瓦斯防治措施及规章制度。特别是一些小煤矿, 职工入井携带烟火在井下抽烟, 违章擅自动用电焊、火焊, 穿化纤衣服入井等。这些均可能造成瓦斯爆炸事故发生。

2 瓦斯爆炸事故的防治对策

(1) 强化培训, 加强领导, 落实责任。煤矿企业要牢固树立“以人为本”的理念, 提高防治瓦斯工作的认识。必须对所有入井员工进行“一通三防、防突”专项知识培训和教育, 并认真组织考核, 不合格不准上岗。确保每一位入井人员都能掌握防治瓦斯事故知识, 增强自主保安和业务保安能力, 使瓦斯治理工作成为职工的自觉行动。另外, 煤矿各级领导要认真落实“一通三防”齐抓共管责任制, 做到责任明确, 管理到位。各企业法人是本单位安全生产的第一责任者, 要建立健全“一通三防”管理工作机构, 保证“一通三防”工作所需的人、财、物的投入。矿总工程师负责组织“一通三防”技术措施的制订, 各分管副职要认真落实好防治瓦斯各项技术措施。

(2) 加强技术装备, 改善矿井通风, 防止瓦斯积聚, 提高矿井防灾能力。依靠技术进步, 不断提高瓦斯治理科技水平, 各煤矿企业要在现有装备基础上, 积极推广应用防治瓦斯新技术、新装备, 并确保发挥作用。建立合理、稳定、可靠、高效的通风系统, 对风量不足和系统不合理的矿井要进行技术改造, 提高风量, 保证系统有较强的抗灾能力。统计表明:有60%以上的瓦斯爆炸发生在掘进工作面, 因此, 必须抓好掘进工作面瓦斯专项治理措施的落实, 特别要加强局部通风管理, 减少停电停风事故的发生。同时, 认真抓好采面上隅角瓦斯治理工作, 加强瓦斯监测监控, 发现问题及时处理。

(3) 坚持正规采煤作业, 控制非正规采煤工作面的瓦斯事故。因为非正规采煤工作面一般都用局部通风机通风, 很难保证工作面配风, 同时也很难解决采空区瓦斯积聚问题。因此, 要对煤矿非正规采煤法进行技术改造, 形成正规开采, 保证通风系统稳定畅通。突出矿井、瓦斯地质条件复杂矿井严禁进行非正规开采, 严控串联通风。确需串联通风的应制定切实可靠的安全技术措施。对残采、回收煤柱等只能采用非正规法开采的, 必须制定专项安全技术措施, 并报主管部门审批。

(4) 加强瓦斯抽放和瓦斯管理。瓦斯抽放要坚持“多钻孔、严封闭、综合抽”的九字方针。突出矿井、高瓦斯矿井、瓦斯地质条件异常复杂的矿井都应建立瓦斯抽放系统。根据采掘工作面瓦斯涌出特点采用相应瓦斯抽放技术进行抽放, 努力提高抽放率、抽放量, 确保抽放效果。要严格执行瓦斯检查制度, 按规定配齐、配足瓦斯检查员, 做到持证上岗。同时对瓦检员加强安全技术培训, 不断提高其业务技术水平, 保证其应有的津贴待遇, 增强其责任心。另外, 对采掘工作面开停工、瓦斯排放、巷道贯通、过老巷等易发生瓦斯事故时期, 务必高度重视, 要制订专项安全措施, 通风部门派专人深入现场, 统一指挥, 落实各项安全措施, 防止瓦斯事故的发生。

(5) 加强井下电气设备管理、放炮及明火管理, 消除引爆火源。要严格按《煤矿安全规程》规定配备井下电气设备, 严防不合格电气设备入井, 对井下电气设备性能要进行经常性专项检查、维修, 不符合要求的要及时更换和修理。井下所有电缆不准有“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头, 不准带电作业, 发放的矿灯要符合要求, 严禁在井下拆开、敲打矿灯。各级煤矿要建立并严格执行机电设备入井、安装、使用、维护、操作检查责任制, 杜绝电火花产生。井下放炮要使用水胶炸药或乳化炸药, 炮眼必须按要求封足水炮泥、炮泥。由专职放炮工按规定装药放炮, 严禁放明炮、糊炮, 严格执行“一炮三检”和“三人联锁”放炮制度。另外, 要严格明火管理及火区管理, 严格执行明火作业审批制度, 严控易燃物品入井, 及时消除井下易燃品。对井下火区要加强检查, 定期分析, 防止煤炭自燃、火区复燃。

(6) 加强瓦斯专项监督检查、“一通三防”隐患排查及责任追究, 确保防瓦斯措施在现场真正得到落实。必须建立有效的安全监督检查机制和措施, 经常对煤矿落实瓦斯治理相关规定、措施进行专项检查及隐患排查, 发现问题立即责令停产、整顿、整改, 对相关单位及责任人严肃处理, 确保瓦斯治理措施在现场得到有效落实。

3 结语

矿井瓦斯爆炸 篇9

关键词：矿井瓦斯爆炸,风险灾害评价,德尔菲法,预防策略

煤炭是我国的主要能源, 在国民经济中占举足轻重的地位。但是, 煤炭生产环境恶劣, 重大灾害事故时有发生。瓦斯灾害就是我国煤矿的主要灾害之一。瓦斯灾害可分为瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息、瓦斯中毒、瓦斯燃烧及瓦斯喷出等几种表现形式。尤其是瓦斯爆炸事故, 一旦发生将造成大量人员伤亡和财产损失, 严重威胁着我国煤矿的安全生产。

从每年的事故统计来看, 我国煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中, 由于瓦斯爆炸引起的, 约占煤矿特大事故总数的74%左右。近年来, 随着科技进步和安全管理水平的提高, 虽然瓦斯灾害的防治取得了一定的成效, 但由于煤矿井下环境复杂多变, 难以预知, 消除或控制瓦斯灾害是十分困难的, 瓦斯事故依然较为频繁。

瓦斯爆炸事故带来的危害触目惊心, 每年造成数十亿元的直接和间接经济损失, 严重影响了煤炭行业的科技进步和社会安定。对煤矿进行瓦斯爆炸风险评价是实现煤矿安全生产的关键, 同时得出一个完整的煤矿瓦斯爆炸预防策略也具有重要意义。

国外学者对煤矿瓦斯防治措施及瓦斯利用方面进行的研究较多, 但是对瓦斯爆炸评估鲜见报道。国内部分学者对煤矿瓦斯爆炸的风险评价进行了研究, 但大多只能列出瓦斯爆炸的主要因素或主要危险源排序, 均未能从评价方法中得到一个完整的预防策略。为此, 本文将德尔菲法应用于煤矿瓦斯爆炸灾害风险的评价中, 从数学角度探求瓦斯爆炸的评价方法以及预防策略, 建立起瓦斯爆炸灾害风险指标体系, 继而通过德尔菲法以及诸位专家对事件的评判得出危险因素的危险程度, 从而根据该事件的事故树, 得出最终的煤矿瓦斯爆炸预防策略。

1 评价指标体系的建立

1.1 确定指标体系的出发点

大量事故案例表明, 矿井瓦斯爆炸事故是矿井地质条件及开采技术条件因素与矿井生产过程中的组织和个人因素相结合的结果。矿井地质条件决定了生产过程中瓦斯的涌出量, 瓦斯治理状况等。瓦斯涌出量越大, 危险性越大。同时地质条件越复杂, 瓦斯治理越困难, 且遇突发性瓦斯涌出的可能性也越大, 这些都使产生瓦斯积聚的危险性增大;将这些复杂因素与瓦斯爆炸的三要素结合, 我们就可以建立起完整有效的瓦斯爆炸评价指标体系。

1.2 评价指标体系的建立

从煤矿瓦斯爆炸的三要素即瓦斯积聚 (浓度) 、火源、氧气三方面, 建立多级评价指标体系。

煤矿瓦斯积聚主要包括通风不良, 瓦斯涌出, 积聚瓦斯处理不当三方面的原因。通风不良又是由通风系统紊乱以及局部通风处理不当引起的;同样, 局部通风处理不当也是由通风机停转、瓦斯捡漏、工作面串联通风三个评价指标共同影响。

火源因素则是由电气起火, 放炮起火以及其他明火三方面的评价指标决定。这三个指标则受更基本层次的评价指标影响。根据这些指标体系层层相互关联相互影响的方式, 可以建立多级评价指标体系。该指标体系的简化示意图如下:

由图中所表示的内容可以看出, 该体系由三大方面27个基本评价指标构成, 对这些基本评价指标进行量化后得出的数值即可作为得出最终瓦斯爆炸预防策略的依据。

2 评价指标的量化

上述27个基本指标分别有各自的评价指标, 风险评价评价是以这些评价指标为基础, 对这些评价指标进行量化处理。

对于这些具有模糊性的评价指标, 由专家对其瓦斯爆炸的影响程度做出自然语言判断, 利用德尔菲法将这些自然语言变量数字化, 以得到各评价指标的模糊概率值。

2.1 德尔菲法

德尔菲法又称专家会议预测法, 是一种主观预测方法。它以书面形式背对背地分轮征求和汇总专家意见, 通过中间人或协调员把第一轮预测过程中专家们各自提出的意见集中起来加以归纳后反馈给他们。德尔菲法具有以下优点:

(1) 资源利用的充分性。由于吸收不同的庄家与预测, 充分利用了专家的经验和学识;

(2) 最终结论的可靠性。由于采用匿名或背靠背的方式, 能使每一位专家独立地做出自己的判断, 不会受到其他繁杂因素的影响;

(3) 最终结论的统一性。预测过程必须经过几轮的反馈, 使专家的意见逐渐趋同。

德尔菲法在矿井瓦斯爆炸风险评估方面具有很大优势, 可以快速准确的得到专家们以各自的知识和经验, 对矿井瓦斯爆炸各评价指标对其影响的程度做出模糊的, 但有一定可靠性的自然语言判断。

2.2 自然语言的数值表达

设对某一事件的影响程度, 以语言集A={很大, 大, 一般, 小, 很小}={Ah}{h=1, 2, …, 5}表述。若取有限论域X={Xk} (k=1, 2, …, 10) , 则模糊子集A1可表达为:

可得{Ch}={0.35, 0.26, 0.19, 0.12, 0.08}, 这就为自然语言映射了相应的数值。

2.3 专家意见权重的确定

2.3.1 专家的选择

选择的专家来源:煤矿现场11人, 科研单位5人, 大学1人。以期获得尽可能公正合理的信息。专家的组成结构分为职称;学历, 工龄, 年龄以及工种五个项目因素。

其中按职称分别为:高工11人, 副教授1人, 工程师4人, 助工2人;按学历分别为:大学本科12人, 专科5人, 中专1人;按本专业工龄分别为:30年以上4人, 20~30年1人, 10~20年11人, 5~10年2人;按年龄分别为:50岁以上4人, 40~50岁4人, 30~40岁10人;按工种分别为:总工程师4人, 通风处长3人, 科研人员7人, 教师1人, 通风区长2人, 通风干部1人。

2.3.2 专家项目和级别权重的确定

从表1可知, 选择专家时共分5个项目因素, 每个项目因素又细分为3~6个级别, 采用判断矩阵法对其赋予不同的权重。

2.3.2. 1 判断矩阵的构造

通过两两比较, 按照1~9比例标度法, 确定aij, 构造判断矩阵P

该矩阵P=[aij]nxn具有以下特点:

2.3.2. 2 权重的计算

采用方根法计算:

1) 计算P=[aij]nxn中每行所有元素的几何平均值, 得到向量

2) 对列向量M作归一化处理, 得到相对权重向量

所谓归一法是指:

3) 计算矩阵P的最大特征值λmax, 其近似计算公式如下:

其中, (Pw) i是权重向量w右乘判断矩阵P得到的列向量Pw中的第i个分量。通过 (Pw) i即可得出权重值。

2.3.2. 3 随机一致性检验

人们在对复杂问题涉及的因素进行两两比较时, 总会存在估计误差, 特别是当判断矩阵的阶数n越高, 其估计误差越大, 一致性也就越差, 应进行随机一致性检验。

一致性检验指标C·I为:

随机一致性检验引入随机指标 (取值见表3) 作为修正值, 得到其检验指标C·R为:

2.3.2. 4 专家项目权重的确定

专家项目分为职称、本专业工龄、学历、工种、年龄等5项, 按照第2.3.2.1条介绍的方法, 构造判断矩阵并计算即可得到各项目的相对权重。

继而使用2.3.2.1中随机一致性检验的方法对计算权重的矩阵进行检验以验证矩阵是否计算正确。

2.3.2. 5 专家级别权重的确定

通过分别对职称, 本专业工龄, 学历级别, 工种级别以及年龄级别权重的计算, 可得到专家意见的相对权重确定因素, 见表1。

2.3.2. 6 专家意见重要度

设专家因素权系数集为{Wi}, 级别权系数集为{Xij}, 则1位专家在第i项上的得分为

式中1, 第1位专家在第i项中属于第j级;

Bil=0, 第1位专家在第i项中不属于第j级。

i-因素序列, i=1, 2…5

j-级别序列, j=1, 2…6

l-专家序列, l=1, 2…n

1位专家意见权重为:

作归一化处理得

按照上述方法, 结合表1, 得到各位专家意见的重要度, 见表2。

3 评价指标模糊概率的计算

尽管这些评价指标带有模糊性, 专家们要对它们给出准确的发生概率是很困难的, 但给出自然语言是完全可能的。在专家们对各评价指标取自然语言{Ah}后, 被映射得到评价指标的概率值为:

式中1, 第1位专家对第m个评价指标取语言{Ah};

Dh (lm) =0, 第1位专家对第m个评价指标不取语言{Ah}

按照上述方法, 可计算出各评价单元各评价指标的概率值。

4 矿井瓦斯爆炸预防策略

从瓦斯爆炸灾害风险评价指标出发, 根据德尔菲法计算出来所有基本评价指标的模糊概率, 然后借助对事故树的最小割集、最小集径以及结构重要度的分析, 能够得出矿井整体的瓦斯爆炸风险概率以及风险源的优先级。可以根据这些排序因素适合本矿井实际的瓦斯爆炸预防策略。

5 应用实例

某高瓦斯矿井, 主要的评价指标体系由瓦斯积聚, 氧气以及火源三大方面共27个基本指标组成。按照德尔菲法的基本方法, 由18名专家对这27个基本指标得出相对可靠的自然语言判断。

各位专家对每个评价指标, 以语言集A={很大, 大, 一般, 小, 很小}={Ah}{h=1, 2…5}表述。可得出各位专家对27个基本指标的自然语言判断表。 (0为不取语言Ah) 再将自然语言{Ah}替换为{Ch}:{Ch}={0.35, 0.26, 0.19, 0.12, 0.08}

将专家们对基本评价指标的取值替换为归一化之后的值{Ch}共有14位专家认为通风状况可以导致该矿瓦斯爆炸发生并取了{Ah}中的语言, 其余专家认为通风状况不会导致该矿瓦斯爆炸, 根据各位专家对该指标的取值带入

可得P氧气=0.1494, 依次可以得出所有27个基本评价指标的模糊概率如下:

根据评价体系模型, 可以建立该矿瓦斯爆炸风险评价的事故树模型, 同时带入这些基本事件的发生概率算出该事故树的最小割集以及最小径集。另外, 对瓦斯爆炸事故树进行结构重要度分析。通过结构重要度分析可得

最终根据事故树分析以及各基本指标概率可得:

(1) 由事故树最小割集分析得知, 风路阻塞、采空区漏风、带电检修、违章放炮等都是引起煤矿瓦斯爆炸的重要危险因素;

(2) 从最小径集分析可知, 顶上事件的发生都是由基本事件的发生引起的。阻止煤矿瓦斯爆炸的直接方法就是阻止某些基本事件的发生;

(3) 由结构重要度分析可知, 控制矿井瓦斯浓度低于瓦斯爆炸接线盒断绝氧气是预防煤矿瓦斯爆炸发生的最有效方法。控制瓦斯浓度、防止瓦斯积聚应从纺织系统漏风、风流短路、采空区漏风、老顶垮落、瓦斯报警器失误等途径来控制煤矿瓦斯爆炸事故的发生。氧气在通常状态下是自然满足的, 因而控制火源是防止瓦斯爆炸的关键, 应从避免井下电焊、带电检修、违章放炮、井下吸烟等方面来消除引爆火源;

(4) 根据模糊概率的计算, 该矿瓦斯爆炸的危险性以及可能性极大。

(5) 该矿应结合事故树重要度分析与基本指标模糊概率, 从风流短路, 违章放炮, 井下吸烟等主要方面着手设立一套完整的预防策略。

6 结论

(1) 本文运用德尔菲法对评价指标体系中模糊概率进行计算, 进而根据事故树分析得出一套完整的矿井瓦斯爆炸灾害预防策略。对煤矿瓦斯爆炸的预防有着极其重要的意义。

(2) 通过该方法得出的预防策略, 由多位专家参与策划, 使得矿井对自身的安全性有了一个客观评估。

(3) 该方法实例应用得出的策略非常贴近矿井实际情况, 可为煤矿开展预防措施节省大量资源。

参考文献

[1]何朝远.矿井灾害事故模糊概率事件的概率计算[J].矿业安全与环保, 2000, 12.

矿井瓦斯爆炸 篇10

矿井瓦斯爆炸是煤矿生产中一种极其严重的灾害[4]。煤层开采过程中常伴随有瓦斯涌出, 当氧气充足时一旦瓦斯浓度达到爆炸界限并遇到点火源即会引起爆炸, 所产生的火焰和压力波迅速传播, 会对人员生命安全和矿井设施等造成损害[5]。由于在瓦斯爆炸界限内不同浓度的瓦斯爆炸火焰、压力波传播过程是不尽相同的[6], 因此, 为了采取有效的防爆、抑爆措施, 减少爆炸造成的危害, 研究瓦斯浓度对瓦斯爆炸的影响是十分必要的。

国内外有很多的学者对瓦斯爆炸的传播过程和规律进行了理论分析、数值模拟和实验研究[7,8]。由于实验条件受到相当大的限制, 这些研究多是在爆炸的最佳瓦斯浓度条件下进行的。笔者运用计算流体动力学的方法对瓦斯爆炸传播过程进行数值仿真研究, 这样可以对实验研究进行有效的补充和验证, 为煤矿井下瓦斯输送管道隔抑爆装置的研制及安装技术规范的制订奠定理论基础。同时, 也可以为煤矿瓦斯爆炸事故调查分析提供理论依据。

1 计算方法

1.1 连续相计算方法

利用有限体积法来求解爆炸流场的控制方程组。爆炸求解过程中同时计算流场控制方程与燃烧模型方程, 然后通过能量方程和组分方程的相应源进行耦合。

有限体积法的基本思路:首先, 将要计算的区域划分为大小相同的网格, 并且每个网格点的周围有一个互不重复的控制体积;然后将控制方程对每一个控制体积积分, 得出一组离散方程。

1.2 建立模型和划分网格

考虑到模拟三维模型时计算量庞大, 故将三维管道简化为二维。把长2 m、截面为200 mm×200 mm的三维立方体管道, 利用gambit建立成一个长2 m、宽200 mm的矩形管道, 忽略管道厚度, 网格以0.005 mm为基本单位划分, 并建立坐标系, 分别对瓦斯体积分数为7.5%, 9.5%, 11.5%的瓦斯—空气预混气体爆炸进行模拟。将划分好的网格导入Fluent软件[9,10,11]。

1.3 边界及流场初始条件

模型的4个面边界类型均设置为绝热壁面, 温度为300 K。由于空气中CO2和水蒸气的含量极小, 可忽略两者的体积, 则初始条件中设瓦斯体积分数分别为7.5%, 9.5%, 11.5%时爆炸管道内各组分的质量分数如表1所示。

注:W—质量分数;t0-—点火前的初始时刻。

1.4 点火初始条件

在密闭管道内均匀充满瓦斯预混气体, 假设在管道封闭端面的瓦斯预混气体遇到点火源发生爆炸。点火源产生能量加热火焰附近的局部瓦斯预混气体, 使其温度迅速升高达到着火温度而点燃;然后借助火焰传播使整个瓦斯预混气体着火燃烧。因此, 根据热点火理论, 在模拟计算中可以将高温已燃气团设置为点火区, 在坐标 (0 m, 0.1 m) 处建立一个半径r=0.05 m的点火源, 点火温度都设为1 500 K, 忽略点火后CH4和O2的质量, 该区域爆炸气体各组分的质量分数如表2所示。

注:W—质量分数;t0+—点火后的初始时刻。

1.5 建立监测点

建立2个监测点, 用来检测爆炸过程中的温度和压力的变化情况, 分别为 (0.5 m, 0.1 m) , (1.0 m, 0.1 m) ;设置数个监测点, 用于检测不同浓度瓦斯气体爆炸过程中火焰传播速度的变化情况。

2 瓦斯浓度对瓦斯爆炸传播影响研究

2.1 不同浓度瓦斯爆炸的火焰传播趋势

体积分数为9.5%的瓦斯气体爆炸火焰传播过程在某一时刻的数值模拟结果见图1, 可以看出, 在壁面湍流加速和粘滞力的双重作用下, 壁面处火焰的传播速度自然向前发展, 火焰整体加速向管道末端传播, 爆炸过程中出现了明显的“两波三区”现象;随后, 当火焰前锋到达管道的中后部时, 由于空间的限制, 火焰受到气体反向流动的影响, 火焰沿壁面的传播速度较快于火焰前锋面中部的传播速度, 逐渐到达管道末端, 并最终充满整个管道, 直到爆炸结束。体积分数为7.5%与11.5%的瓦斯爆炸火焰传播过程与此类似, 只是火焰传播速度、管道内的压力和温度有较大的区别。

由火焰传播到达某点的时间, 可以计算出火焰在某段的传播速度。由表3可以看出, 爆炸后火焰传播速度是随着传播距离增加而逐渐增大的, 且越靠近出口, 火焰传播速度越大。瓦斯爆炸的传播分为2个阶段:点火和传播。在开始阶段火焰传播速度相对较小, 但在随后的火焰传播过程中, 火焰前方在前驱冲击波的作用下被压缩和加热, 加速了气体膨胀, 膨胀又使燃烧衰减, 制约了气体进一步扩张, 导致火焰加速存在一个临界速度。当达到这个临界值时, 传播速度将不再增加, 而是逐渐衰减。由体积分数分别为7.5%, 9.5%, 11.5%的瓦斯气体爆炸火焰传播时间计算结果可以看出, 瓦斯浓度对火焰传播速度有较大影响:瓦斯体积分数在9.5%时, 火焰传播所需时间最少, 即传播速度最快;7.5%时次之, 11.5%时传播速度最慢。

2.2 不同瓦斯浓度条件下爆炸的最大超压

图2和图3分别是不同浓度瓦斯气体在发生爆炸时2个监测点最大超压 (超出标准大气压) 对比图。由图3可以看出, 管道中的瓦斯气体发生爆炸时, 当瓦斯体积分数为9.5%时, 超压在6.2 s左右达到最大值 (约810 kPa) ;瓦斯体积分数为7.5%时, 超压在8.0 s左右达到最大值 (约700 kPa) ;瓦斯体积分数为11.5%时, 超压在12 s之后达到最大值 (约740 kPa) 。通过对比可以看出, 管道中体积分数为9.5%的瓦斯发生爆炸时能在最短的时间内超压达到最大值, 且其最大超压值在三者中最大。

由图2和图3还可以看出, 监测点 (0.5 m, 0.1 m) 、 (1.0 m, 0.1 m) 在不同浓度的瓦斯气体发生爆炸时的最大超压对比图形状几乎一样。

2.3 不同瓦斯浓度条件下爆炸的最大温度

图4和图5分别是不同浓度瓦斯气体在发生爆炸时2个监测点最大温度对比图。由图4可以看出, 瓦斯体积分数为9.5%时, 温度在爆炸后6.6 s左右达到最大值 (约2 880 K) ;瓦斯体积分数为7.5%时, 温度在爆炸后8.7 s左右达到最大值 (约2 510 K) ;瓦斯体积分数为11.5%时, 温度在爆炸后12.5 s左右达到最大值 (约2 800 K) 。通过对比可以看出, 管道中瓦斯体积分数为9.5%时, 整个爆炸过程中其温度都是最大的;而对比瓦斯体积分数在7.5%和11.5%时, 在爆炸过程的前3 s前者的温度要大于后者的温度, 而3 s之后前者的温度均小于后者的温度。

另外, 可以看出图4和图5的形状大致相同, 只是在图5中, 比较体积分数为7.5%和11.5%的瓦斯爆炸过程时, 前5 s内前者的温度要大于后者的温度, 而5 s之后前者的温度均小于后者的温度。

3 数值模拟结果与实验结果的比较

管道内瓦斯气体爆炸的数值模拟实验结果符合实际的物理现象, 在整个爆炸过程中, 管道内的温度和压力随反应时间的增加而增大, 并在管道中会出现火焰阵面;随着爆炸的进行, 火焰从点火端传向另一端, 当火焰传播到管道的另一端时, 爆炸结束, 压力值达到最大。同时, 在爆炸过程中出现了“两波三区”的现象, 这与经典气体爆炸波理论相吻合。

徐景德的瓦斯浓度对瓦斯爆炸影响的实验表明[12,13]:瓦斯体积分数越接近9%, 火焰传播的速度就越快, 这说明当巷道内瓦斯体积分数为9%左右时, 其浓度符合瓦斯氧化反应当量浓度, 而且反应速度越快, 单位时间内产热量就越大, 因而能使爆炸冲击波速度在很短时间内不断移动上升, 当巷道中的瓦斯浓度处于最佳浓度时, 在点燃以后很快上升到了最大压力。当瓦斯体积分数为8.5%~9.5%时, 爆炸最为猛烈。

在数值模拟结果中, 体积分数为9.5%的瓦斯气体爆炸火焰传播速度最大, 并且能很快达到最大压力, 这与上述的实验结论一致。

4 结论

1) 通过对不同浓度瓦斯气体爆炸过程中某一时刻的火焰传播图以及反应所需要的时间可以看出, 瓦斯体积分数在9.5%时反应速度最快, 火焰传播的速率最大, 7.5%时次之, 11.5%时速度最慢。

2) 从3种浓度的瓦斯气体爆炸反应后温度的变化情况可以得出: (1) 体积分数为7.5%, 9.5%, 11.5%的瓦斯气体爆炸后最大温度分别达到2 510, 2 880, 2 800 K。 (2) 体积分数在9.5%时的瓦斯爆炸, 整个管道升至最高温度用时最短, 约6.6 s;7.5%时次之, 约8.7 s;11.5%时用时最长, 约12.5 s。

瓦斯爆炸事故的防治措施 篇11

1 瓦斯爆炸事故的预防措施

1.1 避免瓦斯积聚

煤矿井下可能发生瓦斯积聚的地点是采掘工作面和通风不良处, 避免瓦斯积聚, 应采取有效措施:保证工作面的供风量。应完善通风系统, 保护好通风设施;加强局部通风管理, 防范无计划停风;实行分区通风, 不使用《规程》不允许的串联通风;防止出现任何形式的盲巷, 长期不用的巷道要及时封闭。及时处理采煤工作面上隅角的瓦斯积聚。采用的方法一般有风障引流、移动泵站采空区抽放、尾巷排放、增加风量、密实工作面上、下隅角以减少向采空区漏风、充填等, 也可用改变工作面的通风方式消除瓦斯积聚。处理好掘进工作面的局部瓦斯积聚。掘进工作面或巷道的瓦斯积聚, 一般出现在一些冒落空洞或裂隙发育、涌出量较大的地点, 处理方法一般有充填法、引风法、风筒分支排放法、钻孔抽放法及用黄泥抹缝等。避免刮板输送机底槽瓦斯积聚。应保持底槽畅通并经常运转, 或用压风排除底槽积聚的瓦斯。

1.2 避免出现点火源

1) 避免明火;在井口房、主要通风机房和瓦斯泵站周围20m内严禁使用明火、吸烟及携带烟草和点火物品下井;井下严禁使用电炉和使用灯泡取暖;避免煤炭自燃, 火区复燃等。2) 避免出现电火花。矿井一定要采用矿用防爆型的电气设备;井口和井下设备一定设有防雷电和防短路保护装置, 电缆接头不准有“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头;不准带电作业;严防在井下拆开、敲打、撞击矿灯的灯头和灯盒等。3) 避免出现炮火。不准使用变质或不合格的炸药, 要按规定使用与矿井瓦斯等级相适应的安全炸药;爆破作业必须符合《煤矿安全规程》的要求, 应使用水泡泥, 炮眼封泥应装满填实, 禁止打筒;裸露爆破;使用明接头或裸露的爆破母线等。4) 避免撞击摩擦火花。随着采煤机械化程度的提高, 机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石之间的摩擦、坚硬顶板冒落时的撞击、金属表面的摩擦等;均有突然出现火花点爆瓦斯。所以必须采取各种措施, 如利用合金工具、喷水降温等, 避免撞击火花产生瓦斯爆炸事故。5) 避免其他火源出现。要防范地面的闪电或其他突发的电流可能通过管道传到井下而引爆瓦斯, 出现静电火花等。

2 避免瓦斯事故势态扩大的措施

矿井发生瓦斯爆炸后, 为避免灾情的扩大, 把灾区控制在尽可能小的区域和避免二次灾害或小灾害转为大灾害, 一定要做好以下工作:

1) 煤矿每年要由矿总工程师组织编制《矿井灾害预防和处理计划》, 报上级审批。在每季度末, 要根据实际情况进行修改, 制订补充, 由矿长负责贯彻执行。每年至少要组织一次矿井救灾演习。2) 煤矿一定要有反映煤矿当前实际情况的以下图纸:矿井地质和水文地质图、井上下对照图、巷道布置图、采掘工程图、通风系统图、井下运输系统图、安全监测控制装备布置图、管路系统 (排水、防尘、防火、注浆、压风、充填、抽放瓦斯等) 图、井下通讯系统图、地面与井下配电系统图、井下电气设备布置图以及井下防治灾路线等各种图纸。3) 矿井出现重大事故时, 救护队及相关领导要立即赶到现场组织抢救, 矿长负责指挥处理事故。4) 实行分区通风, 生产水平和采区, 要布置单独的回风道, 采煤工作面和掘进工作面要采用独立通风, 在开采有瓦斯喷出或煤与瓦斯突出煤层中, 严防两个工作面间串联通风。5) 通风系统要力求简单。进、回风井之间和主要进、回风道之间的每个联络巷道中, 一定要砌永久挡风墙。需要使用的联络巷, 要安设两道正向和两道反向的风门, 避免在反风时风流短路, 采空区要及时封闭。6) 装有主要通风机的出风口, 要安装防爆门, 生产矿井主要通风机一定要装反风设施。7) 在开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井两翼、相邻的采区、煤层和工作面, 都必须用岩粉棚或水棚隔开。在各个运输巷道和回风巷道中要撒布岩粉。

3 煤矿瓦斯爆炸事故爆源的确定方法

瓦斯爆炸是煤矿事故中破坏力最强、造成损失最惨重的一类事故。为严肃事故查处, 总结事故教训, 一定要查清事故经过, 找出爆炸原因。

3.1 对瓦斯积聚地点的分析

瓦斯积聚是瓦斯爆炸的必要条件之一, 而因井下瓦斯积聚的地点可能不只一处, 根据瓦斯积聚的地点判断爆源点是不充分的, 可信度较低。而通过对瓦斯积聚地点的分析, 能给出需要重点考虑的地点或地段, 减少现场勘查的盲目性。对瓦斯来源的分析除了进行调查矿井生产与通风系统、井下工作安排情况、瓦斯检查员的瓦斯检查记录、事故时井下通风状况, 还应根据煤层地质变化情况, 分析是否存在瓦斯异常涌出、喷出或煤与瓦斯的突出。对掘进巷道、盲巷、采煤工作面上隅角、老空区等处的瓦斯情况应重点进行分析。若通过动力现象分析出的爆炸可疑点存在瓦斯积聚和超限的可能, 该地点发生爆炸的可能性就大, 若再能找出引爆火源, 就可以判断该点为爆源点。

3.2 对引爆火源的分析

瓦斯爆炸的引爆火源一般有以下几种:爆破过程中出现火花或明火;机电设备失爆出现火花;摩擦、撞击等出现火花;静电火花;煤炭自燃出现明火;吸烟及其他违章行为出现的火源。

可见引爆火源是瞬间出现的, 而像烟头之类的东西, 也可能是事故前早已熄灭了的, 寻找引爆火源往往需要通过对动力现象和瓦斯积聚地点的分析, 在可疑点的基础上进行, 在判断为爆炸可疑点的小范围内寻找。结合现场的人证物证, 运用排除法逐渐缩小范围, 需要时可采用实验手段, 经过科学分析确定引爆火源。

3.3 瓦斯来源确定方法

瓦斯来源的确定应根据各方面信息进行综合分析, 要从以下几方面入手:根据矿井安全监测系统监测数据以及瓦斯检查员检查的瓦斯浓度数据分析寻找瓦斯来源;循环通风往往带来高浓度瓦斯, 停风或弱风区容易积聚高浓度瓦斯;采煤工作面上隅角和与采空区连接处容易积聚瓦斯;发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出的地点容易积聚大量瓦斯;抽出式通风的出口端以及移动瓦斯抽放泵排气正压端管路的出口端或管道破裂地点容易积聚瓦斯;矿山压力作用煤岩体突然破碎、冒顶、巷道垮塌处, 难冒顶板采空区周期来压时的采煤工作面以及采掘或钻孔突然沟通宏观裂隙、溶洞、断层面等地点容易积聚瓦斯;爆破煤岩、采煤机截割煤层、掘进机截割煤层等地点容易积聚瓦斯。

3.4 火源确定

煤矿井下火源主要有明火, 煤层自然发火, 电气设备故障火花, 静电摩擦火花, 金属与金属撞击、摩擦 (如钢丝绳与托辊摩擦时) 或岩石与金属撞击 (如采掘机械截割岩石时) 出现的火花, 胶带与托辊间摩擦产生的火花, 火药爆炸和爆破作业产生的火花, 电缆绝缘破坏引起短路、电源接头裸露或搭接不良处产生的火花等。

摘要：煤矿瓦斯爆炸事故是经济损失大、人员伤亡多的事故, 也是造成社会影响最大的事故。有效避免瓦斯爆炸事故是煤矿实现安全生产的重中之重。本文阐述了瓦斯爆炸事故的预防措施、避免瓦斯事故势态扩大的措施、煤矿瓦斯爆炸事故爆源的确定方法等问题。