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煤矿瓦斯爆炸事故及防治技术综述

作者:张文涛  来源:安徽理工大学 能源与安全学院 
评论: 更新日期:2015年07月09日

        2.2 瓦斯爆炸条件
        2.2.1 瓦斯浓度
        当一定体积的空气中的瓦斯浓度达到5%一16%时,就可产生爆炸。矿井在挖掘过程中会不断的涌出复合型的可燃性气体.除沼气之外还有一些碳氢化合物混合于其中。碳氢化合物的分子量越高,瓦斯浓度越低,因此不能形成能量积聚而产生爆炸。而当浓度高于5%时,瓦斯的爆炸可能性逐渐增加,当浓度介于9.0~9.5%时,瓦斯和氧气充分混合,瓦斯爆炸威力最大。当存在强点火源或混入其他强爆炸性气体时,瓦斯爆炸范围会变大。
        2.2.2 氧气浓度
        氧气的化学性质具有助燃性,正常通风风流中氧气的浓度通常大于20%,所以当空气中氧气的浓度一旦超过12%时,就容易发生瓦斯爆炸。而维持人体正常代谢要求空气中的氧气体积分数不能低于l8%。井下生产中,氧气体积分数大于1.2%这个条件是时刻存在的。
        2.2.3 高温热源
        瓦斯最低点燃温度和最小点燃能量决定于空气中的瓦斯体积分数、初压和火源的能量及其放出强度和作用时间。瓦斯-空气混合气体的最低点燃温度,绝热压缩时565℃,其它情况时650℃。最低点燃能量为0.28MJ。煤矿井下的明火、煤炭自燃、电弧(平均4000℃)、电火花、赤热的金属表面以及撞击的摩擦火花等,都能点燃瓦斯。此外采空区内砂岩悬顶冒落时产生的碰撞火花,也能引起瓦斯的燃烧或爆炸。
        3 瓦斯爆炸事故的预防措施
        3.1 优化通风网络及通风系统,防止瓦斯积聚
        加大风量是解决瓦斯超限最直接、最好的方法之一,但由于受巷道最大风速的限制,风量不可能无限增大,所以应按照“缩短通风流程,扩大通风断面,减小通风阻力,增大通风能力,提高抗灾能力”的原则,选择通风方法,优化通风系统,做到通风网络简单,风流稳定、系统可靠、风量充足、风速风质符合要求。尤其是加强局部通风的管理,局部通风机风筒末端与工作面的距离要符合要求。放炮时,不能中断通风,严禁循环通风。
        3.2 抽放瓦斯
        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根本措施,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。同时要坚持“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”瓦斯综合治理十六字工作体系。
        3.3 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。
        3.4 按规定办事
        严格执行《煤矿安全规程》有关瓦斯检查与管理的规定,防止和及时发现、处理局部积聚的瓦斯,严禁超限作业。
        3.5 加强监测
        建立安全监测机构,按规定安设监测设备,并及时检查和维护,保证灵敏可靠和正常运行。严禁将瓦斯传感器移挪放进风筒内或用塑料袋包裹。
        4 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。
        ⑴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。
        ⑵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。
        5 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。
        参考文献
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        [2].王健,杜贤流.煤矿瓦斯爆炸原因分析及防治对策[J].煤炭工程.2006(9)
        [3].张先谊.低瓦斯矿井瓦斯爆炸事故分析与防治措施[J].煤矿现代化.2009(1)
        [4].张云虎.刍议煤矿瓦斯爆炸的危害及防治措施[J].中国科技博览.2011(30).
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