煤礦瓦斯爆炸事故原因分析及對策

瓦斯爆炸是煤礦特有的極其嚴重的一種災(zāi)害。一旦發(fā)生，不僅能夠造成大量人員傷亡，而且會嚴重摧毀井下設(shè)施，中斷生產(chǎn)，有時候還會引起瓦斯連續(xù)多次爆炸、井巷垮塌、頂板冒落和井下火災(zāi)等二次災(zāi)害，從而加重事故的災(zāi)害程度。根據(jù)我國煤礦歷年的事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在煤礦重特大事故中，瓦斯事故居首位。建國以來，我國煤礦共發(fā)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，約占77.3%。因此瓦斯爆炸事故對我國煤礦安全生產(chǎn)帶來了嚴重的威脅，如何控制和防止瓦斯爆炸事故是搞好當(dāng)前煤礦安全一項重要任務(wù)。

1 瓦斯爆炸的基本條件

瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備三個基本條件，一是瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為5%～16%;二是有足夠能量的點火源;三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12%。三個條件缺少其中任何一個均不能發(fā)生瓦斯爆炸。

1.1 瓦斯的濃度

瓦斯?jié)舛瘸奘切纬赏咚贡ㄊ鹿实母?。引起瓦斯爆炸的瓦斯?jié)舛仁怯蟹秶?，凡是濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物與點火源接觸時都不會引起火焰自行傳播。瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，由于過量的空氣作為惰性介質(zhì)參與燃燒反應(yīng)，消耗一部分反應(yīng)熱，起到了冷卻作用，阻礙火焰自行傳播;相反瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄉ舷迺r，由于可燃物過剩，即空氣中氧氣量不足，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不完全，反應(yīng)放出的熱量小于損耗的熱量，因而阻礙了火焰的蔓延。

1.2 氧氣的濃度

氧氣的濃度必須達到12%以上，否則井下瓦斯爆炸反應(yīng)不能夠持續(xù)進行。在井下的封閉區(qū)域、采空區(qū)內(nèi)及其它裂隙處由于有氧氣消耗或沒有供氧，可能會出現(xiàn)氧濃度低于12%的可能性外，其它巷道和工作面等一般氧氣濃度都會高于12%。

1.3 火源

火源是引起礦井瓦斯爆炸事故的必備條件之一。火源可以分為弱火源和強火源。一般情況下，弱火源不能形成沖擊波，不能使沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài);相反，強火源會產(chǎn)生沖擊波，并把沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)。要發(fā)生瓦斯爆炸其火源必須要達到足夠的能量，即溫度一般不低于650℃、能量一般大于0.28mJ和持續(xù)時間大于爆炸感應(yīng)期。這個條件通常很容易滿足的。在煤礦開采中，對一些不可避免的火源要采取措施，使其成為不能滿足點燃瓦斯的點火源。

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認識不足，沒有真正樹立安全第一的思想[1]，特別是在近兩年煤炭行情利好的情況下，許多煤炭企業(yè)一味的擴大生產(chǎn)能力，增加煤炭產(chǎn)量，而不能夠正確處理安全與生產(chǎn)，安全與效益的關(guān)系?！鞍踩谝弧钡挠^念淡化，是當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的最大隱患。

2.2 技術(shù)因素分析

隨著以高產(chǎn)高效為基本特征的集約化生產(chǎn)技術(shù)的采用，已有的瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)及裝備已經(jīng)不能有效地控制礦井重大瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生[2]。主要原因：①瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)分散，沒有形成完整系統(tǒng)的體系;②瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)缺乏相應(yīng)的裝備支撐;③還有很多需要解決的共性關(guān)鍵技術(shù)問題，特別是運用于集約化生產(chǎn)技術(shù)條件下的共性關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.3 管理因素分析

煤礦的安全管理方式滯后，“三違”現(xiàn)象時有發(fā)生。瓦斯爆炸事故的發(fā)生與安全管理方式有一定的直接關(guān)系，對瓦斯的管理很多情況下往往是靠人的主觀和經(jīng)驗。隨著煤礦開采深度的不斷增加，瓦斯地質(zhì)條件越來越復(fù)雜多變，再加上這種傳統(tǒng)的安全管理方式受到人的經(jīng)驗、知識和責(zé)任心的限制，所以管理因素也是瓦斯事故多發(fā)的原因之一。

2.4 安全投入因素分析

安全投入對搞好煤礦安全來說是至關(guān)重要的。在前幾年，由于煤礦的經(jīng)濟效益不好，煤礦職工的生活都很難維持的情況下，許多煤礦企業(yè)降低了安全投入，安全欠賬較多。許多礦存在不同程度的通風(fēng)系統(tǒng)及配套設(shè)施不完善、“一通三防”監(jiān)測系統(tǒng)不完善和設(shè)備設(shè)施老化等問題。以1999的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，全國大中型煤礦中只有191座有安全科研投入，僅占大中型煤礦總數(shù)的36.77%，安全科研投入總計5878萬元，平均每礦10萬元左右。美國2002年職業(yè)安全健康監(jiān)察局經(jīng)費預(yù)算總額為4.26億美元，礦山安全健康監(jiān)察局為2.46億美元。合計6.72億美元，我國在這方面的經(jīng)費預(yù)算無法相比，如同年我國煤礦安全監(jiān)察局的經(jīng)費預(yù)算僅是美國的1/60，而煤礦數(shù)量約是美國的300倍[3]。近兩年煤礦效益好轉(zhuǎn)的情況下，許多企業(yè)只注重生產(chǎn)投入，安全投入仍然存在嚴重不足，安全生產(chǎn)條件沒有得到明顯改善。

2.5 自然因素分析

進入20世紀90年代以后，隨著開采深度的增加，地質(zhì)條件變得越來越復(fù)雜，煤層瓦斯含量和瓦斯涌出量都隨之增大，煤與瓦斯突出越來越嚴重。同時由于開采深度的加大，使得現(xiàn)有的部分瓦斯治理理論不再能夠適應(yīng)新的生產(chǎn)條件。以上兩方面原因使得瓦斯的治理難度增加。

3 防止瓦斯爆炸基本措施

從瓦斯爆炸條件看，氧氣的濃度是引起瓦斯爆炸的因素之一，但在煤礦井下一般不存在氧氣濃度低于12%的情況。因此，搞好瓦斯爆炸的防治措施體現(xiàn)在兩個方面：嚴格控制礦井各區(qū)域的瓦斯?jié)舛?、杜絕火源和演習(xí)預(yù)案。

3.1 控制井下瓦斯的濃度

3.1.1 建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)，稀釋井下空間的瓦斯?jié)舛?/p>

通風(fēng)是排放瓦斯最主要的手段。做好通風(fēng)安全技術(shù)管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，所有礦井都必須要建立安全可靠的、獨立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠保證井下所有工作地點有足夠多的風(fēng)量將井下涌出的瓦斯及時沖淡并排放出井外，避免瓦斯集聚，所以建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。平頂山煤業(yè)集團十礦通過對戊9-10-21170工作面通風(fēng)系統(tǒng)進行改造，建立了合理的通風(fēng)方式，提高了回風(fēng)流瓦斯?jié)舛群捅苊饬斯ぷ髅嫔嫌缃峭咚钩?見表1)。

3.1.2 搞好瓦斯抽放，降低煤層瓦斯涌出量

抽放瓦斯是防止瓦斯集聚的有效措施[5]。隨著煤礦開采深度不斷加深，瓦斯涌出量變得越來越大，通風(fēng)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，通過通風(fēng)的方法來使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規(guī)程要求范圍內(nèi)，從技術(shù)和經(jīng)濟角度上看，都是不合理的。瓦斯抽放不僅能夠有效利用瓦斯，還能夠降低煤層的瓦斯涌出量。實行瓦斯抽放是控制采掘空間瓦斯?jié)舛?，減少瓦斯積聚，也防止煤與瓦斯突出的根本措施，同時還減少瓦斯對大氣的污染和增加資源與能源。但由于我國普遍屬于低滲透煤層，致使瓦斯預(yù)抽難以實施，效果甚差。平頂山煤業(yè)集團十礦戊10-20120工作面和戊9-10-20190工作面積極運用瓦斯抽放技術(shù)，抽放后煤層瓦斯壓力和瓦斯涌出量得到明顯降低(見表2)，較好地控制了瓦斯超限的可能性。

3.1.3 加強瓦斯日常管理

加強瓦斯日常管理是煤礦安全工作的重要組成部分。瓦斯日常管理就是建立巡回檢查瓦斯制度，就是要瓦檢員不間斷地下井檢查通風(fēng)情況和瓦斯的濃度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)局部積聚瓦斯問題時，要即時處理。因此，瓦檢員在井下工作時，要嚴格執(zhí)行煤礦安全規(guī)程，嚴禁空班漏檢情況發(fā)生。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，所有采掘工作面，瓦斯?jié)舛鹊臋z查次數(shù)：低瓦斯礦井中每班至少檢查2次;高瓦斯礦井中每班至少檢查3次;有煤(巖)與瓦斯(CO2)突出危險的采掘工作面，瓦斯涌出量較大、變化異常的個別采掘工作面，都必須有專人檢查瓦斯或CO2，并按設(shè)瓦斯自動檢測報警斷電裝置。對于突出礦井，還應(yīng)做好瓦斯突出預(yù)測工作。瓦斯日常管理是預(yù)防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。

3.1.4 建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)瓦斯超限

建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)測瓦斯，及時掌握瓦斯?jié)舛鹊淖兓?，同時也可能為事故應(yīng)急救援決策和事故調(diào)查提供參考依據(jù)。人對瓦斯的監(jiān)測是一個間斷性的過程，有其必然的缺點，而事故發(fā)生的特點是一個隨機性與偶然性相結(jié)合的統(tǒng)一體，這就決定了單純依靠人來管理瓦斯，顯然不能夠達到控制瓦斯?jié)舛鹊哪康?。但由于瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控瓦斯的優(yōu)點，所以瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的建立能夠達到隨時監(jiān)控瓦斯目的。在井下安裝瓦斯監(jiān)控儀器，對井下主要巷道瓦斯的異常情況實行連續(xù)監(jiān)控，能夠達到預(yù)防和控制瓦斯爆炸事故的發(fā)生。

3.2 杜絕火源

火源是引起礦井瓦斯爆炸一個基本條件。要認真執(zhí)行煤礦安全規(guī)程，在井下要杜絕一切非生產(chǎn)火源;嚴格管理和限制生產(chǎn)中可能發(fā)生的火源、熱源。嚴禁井下使用架線電機車，在生產(chǎn)中采掘分開供電、三專兩閉鎖、雙風(fēng)機雙電源等措施限制火源的發(fā)生。

3.3 演練瓦斯爆炸預(yù)案

演練預(yù)案對預(yù)防瓦斯爆炸事故具有非常重要的意義。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)在“防救結(jié)合，預(yù)防為主”方針指導(dǎo)下，認真制定瓦斯爆炸事故專項應(yīng)急預(yù)案，并對其預(yù)案進行演習(xí)。制定瓦斯爆炸應(yīng)急預(yù)案不僅有助于大平煤礦廣大職工熟悉本企業(yè)的情況，而且能夠指導(dǎo)瓦斯爆炸事故的預(yù)防工作和事故的應(yīng)急救援。通過預(yù)案的演習(xí)不但能夠使廣大煤礦職工掌握各種應(yīng)急技能，提高應(yīng)急救援人員的應(yīng)變能力，而且還能夠在演習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)瓦斯爆炸防治措施的不足，從而完善瓦斯爆炸措施，盡量避免瓦斯爆炸事故發(fā)生的可能性。

4 結(jié) 語

預(yù)防煤礦瓦斯爆炸是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，煤礦一切生產(chǎn)要把防止瓦斯爆炸事故放在重要位置，認真貫徹“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”十二字方針，本文從瓦斯爆炸條件出發(fā)，分析和提出了防止瓦斯爆炸應(yīng)從控制瓦斯?jié)舛?、杜絕火源和演習(xí)瓦斯爆炸預(yù)案出發(fā)，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，才能使礦井的生產(chǎn)達到本質(zhì)安全化。