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害。一旦發(fā)生，不僅能夠造成大量人員傷亡，而且會(huì )嚴重摧毀井下設施，中斷生產(chǎn)，有時(shí)候還會(huì )引起瓦斯連續多次爆炸、井巷垮塌、頂板冒落和井下火災等二次災害，從而加重事故的災害程度。根據我國煤礦歷年的事故統計數據顯示，在煤礦重特大事故中，瓦斯事故居首位。建國以來(lái)，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(lái)了嚴重的威脅，如何控制和防止瓦斯爆炸事故是搞好當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(gè)基本條件，一是瓦斯濃度在爆炸界限內，一般為5%～16%;二是有足夠能量的點(diǎn)火源;三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12%。三個(gè)條件缺少其中任何一個(gè)均不能發(fā)生瓦斯爆炸。

1.1 瓦斯的濃度

瓦斯濃度超限是形成瓦斯爆炸事故的根源。引起瓦斯爆炸的瓦斯濃度是有范圍的，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(diǎn)火源接觸時(shí)都不會(huì )引起火焰自行傳播。瓦斯濃度低于爆炸下限時(shí)，由于過(guò)量的空氣作為惰性介質(zhì)參與燃燒反應，消耗一部分反應熱，起到了冷卻作用，阻礙火焰自行傳播;相反瓦斯濃度高于爆炸上限時(shí)，由于可燃物過(guò)剩，即空氣中氧氣量不足，導致化學(xué)反應不完全，反應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不能夠持續進(jìn)行。在井下的封閉區域、采空區內及其它裂隙處由于有氧氣消耗或沒(méi)有供氧，可能會(huì )出現氧濃度低于12%的可能性外，其它巷道和工作面等一般氧氣濃度都會(huì )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?；鹪纯梢苑譃槿趸鹪春蛷娀鹪?。一般情況下，弱火源不能形成沖擊波，不能使沉積煤塵轉變?yōu)楦∮螤顟B(tài);相反，強火源會(huì )產(chǎn)生沖擊波，并把沉積煤塵轉變?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和持續時(shí)間大于爆炸感應期。這個(gè)條件通常很容易滿(mǎn)足的。在煤礦開(kāi)采中，對一些不可避免的火源要采取措施，使其成為不能滿(mǎn)足點(diǎn)燃瓦斯的點(diǎn)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(méi)有真正樹(shù)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^(guān)念淡化，是當前煤礦安全生產(chǎn)的最大隱患。

2.2 技術(shù)因素分析

隨著(zhù)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害事故的發(fā)生[2]。主要原因：①瓦斯災害防治技術(shù)分散，沒(méi)有形成完整系統的體系;②瓦斯災害防治技術(shù)缺乏相應的裝備支撐;③還有很多需要解決的共性關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)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(wèn)題。

2.3 管理因素分析

煤礦的安全管理方式滯后，“三違”現象時(shí)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(guān)和經(jīng)驗。隨著(zhù)煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，瓦斯地質(zhì)條件越來(lái)越復雜多變，再加上這種傳統的安全管理方式受到人的經(jīng)驗、知識和責任心的限制，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(lái)說(shuō)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)系統及配套設施不完善、“一通三防”監測系統不完善和設備設施老化等問(wèn)題。以1999的統計數據為例，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的36.77%，安全科研投入總計5878萬(wàn)元，平均每礦10萬(wàn)元左右。美國2002年職業(yè)安全健康監察局經(jīng)費預算總額為4.26億美元，礦山安全健康監察局為2.46億美元。合計6.72億美元，我國在這方面的經(jīng)費預算無(wú)法相比，如同年我國煤礦安全監察局的經(jīng)費預算僅是美國的1/60，而煤礦數量約是美國的300倍[3]。近兩年煤礦效益好轉的情況下，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(méi)有得到明顯改善。

2.5 自然因素分析

進(jìn)入20世紀90年代以后，隨著(zhù)開(kāi)采深度的增加，地質(zhì)條件變得越來(lái)越復雜，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(lái)越嚴重。同時(shí)由于開(kāi)采深度的加大，使得現有的部分瓦斯治理理論不再能夠適應新的生產(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在兩個(gè)方面：嚴格控制礦井各區域的瓦斯濃度、杜絕火源和演習預案。

3.1 控制井下瓦斯的濃度

3.1.1 建立合理的通風(fēng)系統，稀釋井下空間的瓦斯濃度

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。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。建立合理的通風(fēng)系統，能夠保證井下所有工作地點(diǎn)有足夠多的風(fēng)量將井下涌出的瓦斯及時(shí)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(guò)對戊9-10-21170工作面通風(fēng)系統進(jìn)行改造，建立了合理的通風(fēng)方式，提高了回風(fēng)流瓦斯濃度和避免了工作面上隅角瓦斯超限(見(jiàn)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(zhù)煤礦開(kāi)采深度不斷加深，瓦斯涌出量變得越來(lái)越大，通風(fēng)系統越來(lái)越復雜，通過(guò)通風(fēng)的方法來(lái)使瓦斯的濃度降低到煤礦安全規程要求范圍內，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(shí)行瓦斯抽放是控制采掘空間瓦斯濃度，減少瓦斯積聚，也防止煤與瓦斯突出的根本措施，同時(shí)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，致使瓦斯預抽難以實(shí)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(jiàn)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，當發(fā)現局部積聚瓦斯問(wèn)題時(shí)，要即時(shí)處理。因此，瓦檢員在井下工作時(shí)，要嚴格執行煤礦安全規程，嚴禁空班漏檢情況發(fā)生?！睹旱V安全規程》規定，所有采掘工作面，瓦斯濃度的檢查次數：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(gè)別采掘工作面，都必須有專(zhuān)人檢查瓦斯或CO2，并按設瓦斯自動(dòng)檢測報警斷電裝置。對于突出礦井，還應做好瓦斯突出預測工作。瓦斯日常管理是預防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。

3.1.4 建立瓦斯監控系統，及時(shí)發(fā)現瓦斯超限

建立瓦斯監控系統，對控制瓦斯的濃度具有非常重要的作用。瓦斯監控系統能夠實(shí)現連續監測瓦斯，及時(shí)掌握瓦斯濃度的變化，同時(shí)也可能為事故應急救援決策和事故調查提供參考依據。人對瓦斯的監測是一個(gè)間斷性的過(guò)程，有其必然的缺點(diǎn)，而事故發(fā)生的特點(diǎn)是一個(gè)隨機性與偶然性相結合的統一體，這就決定了單純依靠人來(lái)管理瓦斯，顯然不能夠達到控制瓦斯濃度的目的。但由于瓦斯監控系統能實(shí)現連續監控瓦斯的優(yōu)點(diǎn)，所以瓦斯監控系統的建立能夠達到隨時(shí)監控瓦斯目的。在井下安裝瓦斯監控儀器，對井下主要巷道瓦斯的異常情況實(shí)行連續監控，能夠達到預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(gè)基本條件。要認真執行煤礦安全規程，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(xiàn)電機車(chē)，在生產(chǎn)中采掘分開(kāi)供電、三專(zhuān)兩閉鎖、雙風(fēng)機雙電源等措施限制火源的發(fā)生。

3.3 演練瓦斯爆炸預案

演練預案對預防瓦斯爆炸事故具有非常重要的意義。煤礦企業(yè)應當在“防救結合，預防為主”方針指導下，認真制定瓦斯爆炸事故專(zhuān)項應急預案，并對其預案進(jìn)行演習。制定瓦斯爆炸應急預案不僅有助于大平煤礦廣大職工熟悉本企業(yè)的情況，而且能夠指導瓦斯爆炸事故的預防工作和事故的應急救援。通過(guò)預案的演習不但能夠使廣大煤礦職工掌握各種應急技能，提高應急救援人員的應變能力，而且還能夠在演習的過(guò)程中發(fā)現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 語(yǔ)

預防煤礦瓦斯爆炸是一個(gè)復雜的系統工程，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、監測監控、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從控制瓦斯濃度、杜絕火源和演習瓦斯爆炸預案出發(fā)，采取相應的預防措施，才能使礦井的生產(chǎn)達到本質(zhì)安全化。