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瓦斯爆炸原因分析及防治措施

作者:未知

  摘 要:我国煤矿事故种类多种多样,其中瓦斯爆炸事故最严重的井下灾害之一。瓦斯爆炸过程中会伴随着高温高压,并且会带动附近的气体做高速流动,给人员、设备和财产带来极大的损失;此外爆炸还会产生大量的煤尘,并参与到爆炸当中,使破坏力更加巨大;另外爆炸后产生大量有毒有害气体也会致人员死亡。煤矿瓦斯爆炸具有随机性大、突发性强、孕育过程隐蔽、危险源空间分布广等特点,而且其影响因素错综复杂,如环境温度、初始压力、CO浓度、惰性气体含量等,也有学者研究发现油气、氢气及重烃组分对瓦斯爆炸也有很大影响,这就使得我国目前瓦斯爆炸事故的预防和控制工作形势十分严峻。因此,有效预防与控制煤矿瓦斯爆炸灾害是我国煤矿安全生产工作急需解决的迫切问题之一。
  关键词:瓦斯;爆炸原因;防治措施
  1 瓦斯爆炸的危害
  1.1 瓦斯爆炸会形成高温环境
  瓦斯爆炸事故发生时会释放出巨大的热量,发生爆炸时的温度最高可达2000多摄氏度,如此高的温度会对人员的生命健康安全造成极大的威胁,造成人员伤亡,并会引发火灾,烧毁设备,设施,对巷道产生破坏。
  1.2 瓦斯爆炸会产生高压
  瓦斯爆炸时释放出的的热量会使井下温度迅速升高,引起爆炸源附近空气的体积在极短的时间内膨胀,压力迅速增大,从而产生能量很大的气体冲击波。冲击波在巷道内迅速传播并会对井下的设备设施造成危害甚至对人员的生命健康产生威胁。
  1.3 瓦斯爆炸会在井下产生有害气体
  瓦斯爆炸的本质是剧烈的燃烧反应,因此在这一过程中会消耗氧气,同时产生大量的一氧化碳和二氧化碳气体。而在井下发生瓦斯爆炸往往会有煤尘参与,使爆炸的威力更大,产生更多的一氧化碳氣体。根据以往的统计数据,瓦斯爆炸事故中很大一部分人员的死亡均是由一氧化碳中毒、窒息造成的。
  2 发生瓦斯爆炸的条件
  发生瓦斯爆炸的基本条件有三个:一是瓦斯浓度,一般为5-16%;二是氧浓度,一般不低于12%;三是点火能量充足。①气体浓度:气体爆炸浓度限值是指气体与空气混合物中气体的体积浓度。当气体浓度达到9.5%时,理论上可以与氧气完全反应,从而释放出最大的热量和爆炸强度。在实际生产中,气体浓度往往高于理论值;②氧浓度:空气混合物中氧的浓度必须大于12%,否则不会发生气体爆炸。井下氧浓度可能低于12%,如采空区,但在工作场所等场所一旦氧浓度低于12%,就会发生窒息死亡;③有足够能量的点火源:气体爆炸的点火源应满足温度不低于650℃,能量大于0.28MJ,持续时间大于爆炸诱导期的条件。一般来说,这个条件很容易满足。
  3 防治瓦斯爆炸的技术措施
  3.1 瓦斯抽采
  提前抽采不仅可以降低井下工作面生产过程中的甲烷浓度,而且可以进一步利用瓦斯。瓦斯抽采方式包括本煤层抽采、邻煤层抽采、采空区抽采等,抽采技术包括沿煤层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板、巷道钻孔等,目前,瓦斯抽采已在我国许多矿井得到应用,取得了较好的效果。
  3.2 防止火源的产生
  在矿山生产中,对整个生产过程中可能触发的点火源进行控制,对点火源进行实时监控,形成有效的预防和控制措施。通过建立各种安全监测系统,利用检测传感器、报警器等设备,形成了煤矿井下安全监测监控安全系统,可以提前预防火源的发生,并在火源发生后及时进行控制。同时,要加强对员工的意识教育,防止爆破产生火花,不准带电检修或搬迁电器设备,禁止携带烟草及点火工具下井。
  3.3 优化通风系统
  据统计,多起瓦斯爆炸事故是由于通风系统的设计不合理引起风流短路,造成供风地点所需风量不足,瓦斯大量积聚从而引起瓦斯爆炸事故。因此,优化通风系统,加强对通风系统的管理,贯彻“以风定产”的方针,是防治瓦斯爆炸必不可少的措施。
  3.4 采取抑爆措施
  矿井抑爆措施是防治瓦斯爆炸的最后一种手段,目前通用的抑爆装置有两种。①使用隔爆水棚(岩粉棚):为防止瓦斯爆炸事故的扩大,在接近巷道顶板处设置一系列的水棚(岩粉棚)。当爆炸冲击波到达时,将水棚(岩粉棚)冲垮,使水(岩粉)弥散在巷道中,吸收爆炸火焰产生的热量,抑制爆炸火焰的传播;②自动式防爆棚:使用压力或温度传感器,在爆炸发生时提前检测爆炸冲击波的到来,及时将预先放置的水、岩粉、N2、CO2等喷洒到巷道中,从而达到自动、准确、可靠地扑灭爆炸火焰,防止爆炸蔓延的目的。
  3.5 提高企业管理水平
  提高煤矿企业的管理水平是瓦斯防治工作的重中之重,加强对工作队伍,工作现场的管理,才能防患于未然,保证采掘工作的顺利进行。首先,要提高管理人员的意识。其次,建立一套完善的管理系统。同时要求员工学习相应的规章制度并予与施行,落实“安全第一,预防为主,综合治理”的国家安全生产方针。
  4 结论
  一直到本世纪中期,煤炭依然会是我国使用的主要能源。由于煤矿井下采掘系统的复杂性,短期内不能实现智能采矿、无人采矿,瓦斯爆炸灾害仍然是我国煤矿安全生产过程中最主要的威胁,因此,提高煤矿瓦斯灾害的预防与控制措施,对促进我国煤炭工业安全的可持续发展具有十分重大的社会、经济意义和推广应用价值。
  参考文献:
  [1]张孝峰.煤矿瓦斯爆炸的原因及措施研究[J].科学技术创新,2017(33):64-65.
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