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煤矿瓦斯爆炸原因分析与防治对策


煤矿瓦斯爆炸原因分析与防治对策

摘要: 摘要 : 文章从分析煤矿发生瓦斯爆炸灾害事故的原因及 特点着手,介绍了预防和控制瓦斯爆炸灾害事故的技术措施 及发展趋势,说明瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一 项系统工程,必须放在安全工作的首位,才能使瓦斯爆炸事 故及其他灾害事故大幅度减少。 关键词:瓦斯爆炸;原因分析;控制措施;发展趋势 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。 1 瓦斯爆炸原因分析 1.1 瓦斯爆炸特点 根据对煤矿以往多年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。 1.2 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。 1.2.1 煤矿开采条件差 我国煤矿井下开采条件普遍较差,据统计,2000 年全国 国有重点煤矿共有 580 处矿井进行了瓦斯等级鉴定, 其中高 瓦斯矿井 160 处,低瓦斯矿井 298 处,煤与瓦斯突出矿井 122 处;有自然发火矿井 372 处,占 64%,有煤尘爆炸危险 矿井 427 处,占 73.6% 。 1.2.2 瓦斯积聚的存在 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。如 2005 年 34 起特大瓦斯爆炸事故中, 22 起主要是因通风系统不 有 合理,存在风流短路、多次串联和循环风,造成供风地点风 量不足, 而引起瓦斯积聚;有 9 起主要是因局部通风机安装位 置不当、风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不 足, 而造成瓦斯积聚;有 2 起事故主要是因停电停风而引起瓦

斯积聚;有 1 起是盲巷积聚的瓦斯被引爆。 1.2.3 引爆火源的存在 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。 2005 年 34 起特大瓦 如 斯爆炸事故中,有 16 起是由放炮产生的火花引爆的;有 15 起事故是由电器设备及电源线电火花引爆的。 1.2.4 装备不足、管理不落实 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。如 2005 年发生的 41 起特大瓦斯 事故中,有的矿井没有安装瓦斯监控系统或运行不正常,有 的矿井虽安装有监控系统,但因传感器数量不足、安装位置 不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题,不能有效 发挥其应有的作用。此外乡镇煤矿发生的特大瓦斯事故都没 有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行,监控系统也 不能有效发挥作用。如内蒙古乌海市乌达区巴音赛煤焦有限 责任公司某井虽安装了瓦斯监控系统,但在其实际开采区域 却并没有瓦斯传感器, 而造成特大瓦斯事故的发生, 死亡 16 人。 1.2.5 管理水平低 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。 1.2.6 企业技术管理薄弱 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。 2 控制瓦斯爆炸事故的技术措施 瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。 预防爆 炸主要有: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,防止点火源的出现等; 抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范 围内,从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。 2.1 瓦斯爆炸事故的预防措施 2. 1 .1 煤矿瓦斯抽放技术 1)我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的 46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突 出的治本措施,同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境 的重要手段。如皖北煤电集团公司祁东煤矿利用抽放瓦斯进 行发电取得了可观的经济效益和社会效益。 2)为提高瓦斯抽放率,目前主要需解决长钻孔定向钻进技 术,包括测斜、纠偏技术;提高单一低透气性煤层的抽放率; 研制钻进能力更强的钻机具;完善和提高扩孔技术、排渣技

术、造穴技术和封孔技术;开发新的瓦斯抽放技术及设备。 3)瓦斯抽放方法有本煤层抽放、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的强力钻机及配套机 具,如 MK 型长钻孔钻机和 ZSM 顺层强力钻机等。此外已 研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等,大大提高了 瓦斯抽放量和抽放率,使安全环境得到进一步 改善。 4)利用多分支羽状适用技术,解决低渗煤层瓦斯治理问 题,以提高抽采率。 5)煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。 2.1.2 矿井瓦斯浓度及火源监测技术 矿井瓦斯浓度及火源的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,立即采取措施可 防止爆炸事故的发生。我国目前开发了 KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66 等型号的矿井安全监控系统,以及各类检 测传感器、报警仪和断电仪。已有多个矿井安装了矿井安全 综合监控系统, 并具有如下功能:①矿井环境和工况参数实时 监控;②主要通风机在线监测;③巷道火灾实时监测;④矿井瓦 斯抽放实时监测;⑤中击地压实时监测;⑥煤与瓦斯突出实时 监测;⑦煤层自然发火实时监测;⑧瓦斯爆炸或燃烧实时监测; ⑨矿井电网监测等多种功能。监控系统的安装极大地提高了

煤矿的安全管理自动化水平,防止了许多事故的发生。 2.1.3 井下火源防治 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 全性检验、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。 2.1.4 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。 2. 2 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。 3 结语 瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程, 除 了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外,还应加强安全 管理和安全监督,重视员工安全意识的培养。只有把安全放 在首位,认真落实瓦斯治理的“十二字”方针,健全各项规章 制度,合理加大安全投入,瓦斯爆炸事故及其他灾害事故才 能大幅度地减少,煤矿的安全状况才能得到根本好转。


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