煤矿瓦斯爆炸事故原因分析及对策

    摘 要：瓦斯爆炸事故的发生是一个复杂的过程，本文从瓦斯爆炸的基本条件入手，分析了瓦斯爆炸事故发生的主要原因，得出煤矿瓦斯爆炸事故是煤层赋存条件、安全投入、安全技术水平等多种因素共同作用的结果。并在其基础上提出了从控制瓦斯浓度、杜绝火源及制定合理的事故应急预案着手，防止瓦斯爆炸事故发生的可能性。

　　关键词：瓦斯爆炸 瓦斯超限 杜绝火源 预案

　　瓦斯爆炸是煤矿特有的极其严重的一种灾害。一旦发生，不仅能够造成大量人员伤亡，而且会严重摧毁井下设施，中断生产，有时候还会引起瓦斯连续多次爆炸、井巷垮塌、顶板冒落和井下火灾等二次灾害，从而加重事故的灾害程度。根据我国煤矿历年的事故统计数据显示，在煤矿重特大事故中，瓦斯事故居首位。建国以来，我国煤矿共发生一次100人以上的重特大事故就有22起，其中17起事故是瓦斯爆炸事故，约占77.3％。因此瓦斯爆炸事故对我国煤矿安全生产带来了严重的威胁，如何控制和防止瓦斯爆炸事故是搞好当前煤矿安全一项重要任务。

　　1 瓦斯爆炸的基本条件

　　瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件，一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5％～16％；二是有足够能量的点火源；三是混合气体中的氧气浓度不低于12％。三个条件缺少其中任何一个均不能发生瓦斯爆炸。

　　1.1 瓦斯的浓度

　　瓦斯浓度超限是形成瓦斯爆炸事故的根源。引起瓦斯爆炸的瓦斯浓度是有范围的，凡是浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物与点火源接触时都不会引起火焰自行传播。瓦斯浓度低于爆炸下限时，由于过量的空气作为惰性介质参与燃烧反应，消耗一部分反应热，起到了冷却作用，阻碍火焰自行传播；相反瓦斯浓度高于爆炸上限时，由于可燃物过剩，即空气中氧气量不足，导致化学反应不完全，反应放出的热量小于损耗的热量，因而阻碍了火焰的蔓延。

　　1.2 氧气的浓度

　　氧气的浓度必须达到12％以上，否则井下瓦斯爆炸反应不能够持续进行。在井下的封闭区域、采空区内及其它裂隙处由于有氧气消耗或没有供氧，可能会出现氧浓度低于12％的可能性外，其它巷道和工作面等一般氧气浓度都会高于12％。

　　1.3 火源

　　火源是引起矿井瓦斯爆炸事故的必备条件之一。火源可以分为弱火源和强火源。一般情况下，弱火源不能形成冲击波，不能使沉积煤尘转变为浮游状态；相反，强火源会产生冲击波，并把沉积煤尘转变为浮游状态。要发生瓦斯爆炸其火源必须要达到足够的能量，即温度一般不低于650℃、能量一般大于0.28mJ和持续时间大于爆炸感应期。这个条件通常很容易满足的。在煤矿开采中，对一些不可避免的火源要采取措施，使其成为不能满足点燃瓦斯的点火源。

　　2 引起瓦斯爆炸的主要原因

　　2.1 思想因素分析

　　引起瓦斯爆炸事故的根源在于思想上认识不足，没有真正树立安全第一的思想[1]，特别是在近两年煤炭行情利好的情况下，许多煤炭企业一味的扩大生产能力，增加煤炭产量，而不能够正确处理安全与生产，安全与效益的关系。“安全第一”的观念淡化，是当前煤矿安全生产的最大隐患。

　　2.2 技术因素分析

　　随着以高产高效为基本特征的集约化生产技术的采用，已有的瓦斯灾害防治技术及装备已经不能有效地控制矿井重大瓦斯灾害事故的发生[2]。主要原因：①瓦斯灾害防治技术分散，没有形成完整系统的体系；②瓦斯灾害防治技术缺乏相应的装备支撑；③还有很多需要解决的共性关键技术问题，特别是运用于集约化生产技术条件下的共性关键技术问题。

　　2.3 管理因素分析

　　煤矿的安全管理方式滞后，“三违”现象时有发生。瓦斯爆炸事故的发生与安全管理方式有一定的直接关系，对瓦斯的管理很多情况下往往是靠人的主观和经验。随着煤矿开采深度的不断增加，瓦斯地质条件越来越复杂多变，再加上这种传统的安全管理方式受到人的经验、知识和责任心的限制，所以管理因素也是瓦斯事故多发的原因之一。

　　2.4 安全投入因素分析

　　安全投入对搞好煤矿安全来说是至关重要的。在前几年，由于煤矿的经济效益不好，煤矿职工的生活都很难维持的情况下，许多煤矿企业降低了安全投入，安全欠账较多。许多矿存在不同程度的通风系统及配套设施不完善、“一通三防”监测系统不完善和设备设施老化等问题。以1999的统计数据为例，全国大中型煤矿中只有191座有安全科研投入，仅占大中型煤矿总数的36.77%，安全科研投入总计5878万元，平均每矿10万元左右。美国2002年职业安全健康监察局经费预算总额为4.26亿美元，矿山安全健康监察局为2.46亿美元。合计6.72亿美元，我国在这方面的经费预算无法相比，如同年我国煤矿安全监察局的经费预算仅是美国的1/60，而煤矿数量约是美国的300倍[3]。近两年煤矿效益好转的情况下，许多企业只注重生产投入，安全投入仍然存在严重不足，安全生产条件没有得到明显改善。

　　2.5 自然因素分析

　　进入20世纪90年代以后，随着开采深度的增加，地质条件变得越来越复杂，煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量都随之增大，煤与瓦斯突出越来越严重。同时由于开采深度的加大，使得现有的部分瓦斯治理理论不再能够适应新的生产条件。以上两方面原因使得瓦斯的治理难度增加。

　　3 防止瓦斯爆炸基本措施

　　从瓦斯爆炸条件看，氧气的浓度是引起瓦斯爆炸的因素之一，但在煤矿井下一般不存在氧气浓度低于12%的情况。因此，搞好瓦斯爆炸的防治措施体现在两个方面：严格控制矿井各区域的瓦斯浓度、杜绝火源和演习预案。

　　3.1 控制井下瓦斯的浓度

　　3.1.1 建立合理的通风系统，稀释井下空间的瓦斯浓度

　　通风是排放瓦斯最主要的手段。做好通风安全技术管理是防治煤矿主要事故的先决条件和关键环节。因此，所有矿井都必须要建立安全可靠的、独立的矿井通风系统。建立合理的通风系统，能够保证井下所有工作地点有足够多的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并排放出井外，避免瓦斯集聚，所以建立合理的通风系统是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。平顶山煤业集团十矿通过对戊9-10-21170工作面通风系统进行改造，建立了合理的通风方式，提高了回风流瓦斯浓度和避免了工作面上隅角瓦斯超限（见表1）。

 

　　3.1.2 搞好瓦斯抽放，降低煤层瓦斯涌出量

　　抽放瓦斯是防止瓦斯集聚的有效措施[5]。随着煤矿开采深度不断加深，瓦斯涌出量变得越来越大，通风系统越来越复杂，通过通风的方法来使瓦斯的浓度降低到煤矿安全规程要求范围内，从技术和经济角度上看，都是不合理的。瓦斯抽放不仅能够有效利用瓦斯，还能够降低煤层的瓦斯涌出量。实行瓦斯抽放是控制采掘空间瓦斯浓度，减少瓦斯积聚，也防止煤与瓦斯突出的根本措施，同时还减少瓦斯对大气的污染和增加资源与能源。但由于我国普遍属于低渗透煤层，致使瓦斯预抽难以实施，效果甚差。平顶山煤业集团十矿戊10-20120工作面和戊9-10-20190工作面积极运用瓦斯抽放技术，抽放后煤层瓦斯压力和瓦斯涌出量得到明显降低（见表2），较好地控制了瓦斯超限的可能性。

 

　　3.1.3 加强瓦斯日常管理

　　加强瓦斯日常管理是煤矿安全工作的重要组成部分。瓦斯日常管理就是建立巡回检查瓦斯制度，就是要瓦检员不间断地下井检查通风情况和瓦斯的浓度，当发现局部积聚瓦斯问题时，要即时处理。因此，瓦检员在井下工作时，要严格执行煤矿安全规程，严禁空班漏检情况发生。《煤矿安全规程》规定，所有采掘工作面，瓦斯浓度的检查次数：低瓦斯矿井中每班至少检查2次；高瓦斯矿井中每班至少检查3次；有煤（岩）与瓦斯（CO2）突出危险的采掘工作面，瓦斯涌出量较大、变化异常的个别采掘工作面，都必须有专人检查瓦斯或CO2，并按设瓦斯自动检测报警断电装置。对于突出矿井，还应做好瓦斯突出预测工作。瓦斯日常管理是预防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。

　　3.1.4 建立瓦斯监控系统，及时发现瓦斯超限

　　建立瓦斯监控系统，对控制瓦斯的浓度具有非常重要的作用。瓦斯监控系统能够实现连续监测瓦斯，及时掌握瓦斯浓度的变化，同时也可能为事故应急救援决策和事故调查提供参考依据。人对瓦斯的监测是一个间断性的过程，有其必然的缺点，而事故发生的特点是一个随机性与偶然性相结合的统一体，这就决定了单纯依靠人来管理瓦斯，显然不能够达到控制瓦斯浓度的目的。但由于瓦斯监控系统能实现连续监控瓦斯的优点，所以瓦斯监控系统的建立能够达到随时监控瓦斯目的。在井下安装瓦斯监控仪器，对井下主要巷道瓦斯的异常情况实行连续监控，能够达到预防和控制瓦斯爆炸事故的发生。

　　3.2 杜绝火源

　　火源是引起矿井瓦斯爆炸一个基本条件。要认真执行煤矿安全规程，在井下要杜绝一切非生产火源；严格管理和限制生产中可能发生的火源、热源。严禁井下使用架线电机车，在生产中采掘分开供电、三专两闭锁、双风机双电源等措施限制火源的发生。

　　3.3 演练瓦斯爆炸预案

　　演练预案对预防瓦斯爆炸事故具有非常重要的意义。煤矿企业应当在“防救结合，预防为主”方针指导下，认真制定瓦斯爆炸事故专项应急预案，并对其预案进行演习。制定瓦斯爆炸应急预案不仅有助于大平煤矿广大职工熟悉本企业的情况，而且能够指导瓦斯爆炸事故的预防工作和事故的应急救援。通过预案的演习不但能够使广大煤矿职工掌握各种应急技能，提高应急救援人员的应变能力，而且还能够在演习的过程中发现瓦斯爆炸防治措施的不足，从而完善瓦斯爆炸措施，尽量避免瓦斯爆炸事故发生的可能性。

　　4 结  语

　　预防煤矿瓦斯爆炸是一个复杂的系统工程，煤矿一切生产要把防止瓦斯爆炸事故放在重要位置，认真贯彻“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针，本文从瓦斯爆炸条件出发，分析和提出了防止瓦斯爆炸应从控制瓦斯浓度、杜绝火源和演习瓦斯爆炸预案出发，采取相应的预防措施，才能使矿井的生产达到本质安全化。

　　参考文献：

　　[1] 赵铁锤.中国煤矿安全监察务实.北京:中国劳动社会保障出版社，2003.

　　[2] 张铁岗.矿井瓦斯综合治理示范工程:国家“九五”重点科技攻关项目成果.北京:煤炭工业出版社，2004.

　　[3] 范启炜，王魁军，曹林.我国煤矿瓦斯灾害事故频发的原因分析.中国煤炭，2003（7）.

　　[5] 于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册.北京:煤炭工业出版社，2000.

　　[6] 吴晓煜，付建华，粱家琨，李文俊.煤矿安全管理与监察工作指导.北京:煤炭工业出版社.2002.