1、矿井瓦斯防治知识,王子邦2008年元月15日,第一部分 矿井瓦斯基础知识 第二部分 瓦斯爆炸及其危害 第三部分 瓦斯爆炸事故案例 第四部分 对搞好煤矿“一通三防”工作的几点认识,第一部分 矿井瓦斯基础知识,概述 瓦斯及其基本性质 煤层瓦斯的成因 瓦斯赋存形态 矿井瓦斯涌出,概 述,瓦斯爆炸是矿井五大自然灾害之首，是严重威胁煤矿安全生产的主要因素之一。在整个煤炭开采史上，瓦斯灾害特别是瓦斯爆炸事故每年都造成许多人员伤亡和巨大的财产损失。因此，预防瓦斯灾害对煤炭工业的健康持续发展，对保证社会的和谐稳定，具有十分重要的意义。,概 述,煤层在成煤过程中，要生成煤层气，也就是瓦斯，经过漫长地质年代的运移
2、，大部分已排放到大气中，留存在现今煤层中的瓦斯，仅剩其中的一小部分。但就是这一小部分，不知葬送了多少个煤矿工人的幸福家庭，瓦斯矿难已经成为中国人特别是煤矿工人心中永远的痛，专业通风人员对此的感受与其他人相比更为深刻。,一、瓦斯及其基本性质,瓦斯的定义、成分 矿井瓦斯在采掘过程中从煤层、岩层、采空区释放的及生产过程中产生的各种有害气体的总称。 主要成分CH4、CO2、CO、H2S、SO2、H2、重烃等。 瓦斯在2004版煤矿安全规程第372页对“瓦斯”是这样定义的：矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。 一般指矿井瓦斯沼气，化学名称 甲烷(CH4),一、瓦斯及其基本性质,
3、基本性质 无色、无味、无臭、无毒，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体与瓦斯同时涌出的缘故。 比空气轻，在标准状况下【通常指温度为0(273.15开)和压力(或压强)为101.325千帕(1标准大气压,1atm)的情况】,瓦斯的密度为0.7168kg/m3，为空气的0.554倍，也就是说，瓦斯对空气的相对密度是0.554，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。 难溶于水,在101.3KPa条件下，当温度为20时，100L水可溶解3.31L瓦斯；温度为0时可溶解5.56L瓦斯。,一、瓦斯及其基本性质,危害性 窒息性：甲烷本身虽然无毒，但井下空气中瓦斯浓度增高会相对降低空气中的氧含
4、量，可使人窒息。在压力不变的情况下，当瓦斯浓度达到43时，空气中氧气含量即降至12，人就会感到呼吸非常困难；当瓦斯浓度达到57时，相应的氧浓度被冲淡到10以下，人即刻处于昏迷状态，短时间内就会因缺氧窒息而死亡。,爆炸性：5%16% 燃烧性：小于5%或大于16%瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。 突发性：煤与瓦斯突出，瓦斯喷出,二、煤层瓦斯的成因,矿井瓦斯是伴随煤的生成而生成的。是腐植型有机物（植物）在煤的生成和煤的变质过程中伴生的产物。 煤层瓦斯的生成过程，一般经历两个成气时期： 生物化学成气时期（造气时期） 煤化变质作用时期（造气时期）,二、煤层瓦斯的成因,具体来讲就是，在植物成煤初期的
5、泥炭化过程中,纤维素和有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65的条件下，经厌氧微生物的作用分解而生成大量的瓦斯，这一时期称为生物化学成气时期。,二、煤层瓦斯的成因,随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的增加，泥煤转化为褐煤并进入变质作用时期，有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定炭增加，这时生成的气体主要为CH4和CO2，这一时期称为煤化变质作用成气时期。,由于在生化作用造气时期泥炭的埋藏较浅，覆盖层的胶结固化也不好，因此生成的气体通过渗透和扩散很容易排放到大气中，留存在现今煤层中的瓦斯，只是其中很少的部分。,三、瓦斯赋存特征,煤的孔隙性煤是一种复杂的多孔性固体，既有成煤胶结过程中产生的原生
6、孔隙，也有成煤后的构造运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。因此，成煤过程中生成的瓦斯就能以游离和吸附两种状态存在于煤体中。煤的孔隙性决定着煤吸附瓦斯的能力、煤的渗透性和强度性质。煤中具有孔隙直径小至5 大至数百万 的不同数量级的孔隙系统。【：埃，一亿分之一厘米，1埃 10-8cm 10-10m 】,煤的孔隙性按煤的组成及其结构性质，煤中孔隙可分为以下三种： 宏观孔隙 (大孔) 1000 显微孔隙 (过渡孔) 1001000 分子孔隙 (微孔) 100 ,三、瓦斯赋存特征,煤的孔隙性 网络状结构,三、瓦斯赋存特征,煤的孔隙性 蜂窝状结构,三、瓦斯赋存特征,瓦斯在煤体或围岩中
7、的赋存状态有两种：一种是游离状态，另一种是吸附状态。 游离状态也称为自由状态，这种瓦斯以自由气体状态存在于煤体或围岩的裂缝和较大孔隙之中，呈现出压力并服从自由气体定律。其含量的大小主要决定于贮存空间的容积、瓦斯压力和温度。与容积、瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反比。,三、瓦斯赋存特征,吸附状态又称结合状态，其特点是瓦斯与煤或某些岩石结合成一体，不再以自由气态形式存在。按其结合形式不同又可分为吸着状态和吸收状态两种。吸着状态是由于固体粒子与气体分子之间分子吸引力的作用，使气体分子在固体粒子表面上紧密附着一个薄层，故称为吸着瓦斯；吸收状态是气体分子已进入煤分子团的内部，与煤体紧密地结合在了一体，如同
8、气体溶解于液体中的状态。,三、瓦斯赋存特征,吸附瓦斯以单分子薄膜形式凝聚在煤的微孔和超微孔的表面上，它是一种物理吸附，是CH4分子和C分子相互吸引的结果。 吸附瓦斯量的大小，与煤的性质、孔隙结构特点以及瓦斯压力和温度有关。,三、瓦斯赋存特征,煤内瓦斯的存在状态示意图 1游离瓦斯；2吸着瓦斯；3吸收瓦斯；4煤体；5孔隙,三、瓦斯赋存特征,在一定条件下，游离状态与吸附状态的瓦斯处于动平衡状态，两者处于不断的交换之中，当外界条件变化时，这种平衡状态就遭到破坏。如当压力升高或温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态，这种现象称为吸附；当压力降低或温度升高时，就会有部分吸附状态瓦斯转化为游离状态，
9、这种现象称为解吸。 据计算，在现今开采深度和天然状态下，煤体中的瓦斯主要以吸附状态存在，约占90，游离瓦斯仅占10左右。,四、矿井瓦斯涌出,矿井瓦斯涌出形式 瓦斯涌出开采煤层时，煤体遭到破坏或受到采动影响，赋存在煤体内的瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象称为瓦斯涌出 瓦斯涌出形式瓦斯涌出形式是指瓦斯涌出在时间与空间上的分布形式 普通涌出（正常涌出） 特殊涌出（异常涌出）,四、矿井瓦斯涌出,矿井瓦斯涌出形式 普通涌出（正常涌出） 瓦斯从采落煤炭及煤层、岩层的暴露面上，通过细小的孔隙、裂隙缓慢而长时间的均匀释放。首先是游离瓦斯，而后是部分解吸瓦斯 特点：在时间上和空间上比较均匀，持续时间长、
10、涌出范围广、数量相对稳定 是矿井瓦斯涌出的主要形式（基本形式）,四、矿井瓦斯涌出,矿井瓦斯涌出形式 特殊涌出（异常涌出）是在时间上突然、空间上集中，涌出量很不均匀的间断涌出。瓦斯特殊涌出是一种动力现象，包括瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。特殊涌出的范围是局部的、短暂的、突发性的，但其危害极大。 瓦斯喷出在煤体或岩体裂隙、孔洞、钻孔或炮眼内大量涌出瓦斯（二氧化碳）的异常涌出现象。在20米巷道范围内，涌出瓦斯（二氧化碳）量大于或等于1.0m3/min且持续时间在8h以上时，该采掘区即定为瓦斯（二氧化碳）喷出危险区域。,四、矿井瓦斯涌出,煤与瓦斯突出在地应力和瓦斯压力的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或
11、岩体内突然向采掘空间大量抛出的异常动力现象 是一种极其复杂的动力现象 瓦斯逆流可达数十米及至千米以上 瓦斯波及范围可达几个采区乃至全井 动力效应明显,四、矿井瓦斯涌出,瓦斯涌出量瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内以普通形式涌出的瓦斯量。对应于整个矿井的叫矿井瓦斯涌出量，对应于一翼、采区或工作面的，叫一翼、采区或工作面的瓦斯涌出量。 矿井瓦斯涌出量是决定矿井瓦斯等级和计算风量的依据。,瓦斯涌出量大小的表示方法有两种： 绝对瓦斯涌出量指在单位时间内涌出的瓦斯体积，单位为m3/min或m3/d； 计算方法： Q绝QC式中 Q绝矿井（采区或工作面）绝对瓦斯涌出量， m3/min；Q 矿井
12、（采区或工作面）总回风量， m3/min；C 矿井（采区或工作面）总回风流中的平均瓦斯浓度，。,相对瓦斯涌出量指正常生产情况下，平均日产一吨煤所涌出的瓦斯量，单位为m3/t。 计算方法：q相 Q绝/A日式中 q相相对瓦斯涌出量， m3/t；Q绝绝对瓦斯涌出量， m3/min；A日日产量，t/d。,四、矿井瓦斯涌出,矿井瓦斯等级划分 矿井瓦斯等级是矿井瓦斯涌出量大小和安全程度的基本标志。 等级划分对象和指标：瓦斯等级的分级对象是矿井，分级指标为瓦斯相对涌出量和绝对涌出量。二氧化碳相对涌出量和绝对涌出量只作为对矿井二氧化碳涌出情况的了解，不进行矿井二氧化碳等级划分。 等级划分标准：煤矿安全规程第1
13、33、134条。,四、矿井瓦斯涌出,第一百三十三条 一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：（一）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。（二）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。（三）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作，报省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理的部门审批，并报省级煤矿安全监察机构备
14、案。上报时应包括开采煤层最短发火期和自燃倾向性、煤尘爆炸性的鉴定结果。新矿井设计文件中，应有各煤层的瓦斯含量资料。,四、矿井瓦斯涌出,第一百三十四条 低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯区，该区应按高瓦斯矿井管理。 其它规定：煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井：矿井在采掘过程中，只要发生过1次煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出，该矿井即为突出矿井，发生突出的煤层即为突出煤层。,第二部分 瓦斯爆炸及其危害,一、瓦斯爆炸的实质 二、瓦斯爆炸的条件及其影响因素 三、瓦斯爆炸的危害 四、瓦斯爆炸原因分析 五、预防瓦斯爆炸的措施,一、瓦斯爆炸的实质,瓦斯
15、是一种能够燃烧和爆炸的气体，瓦斯爆炸就是以甲烷为主的可燃性气体与空气混合后组成爆炸性气体，在一定条件下遇高温热源发生的一种剧烈的氧化连锁反应。,一、瓦斯爆炸的实质,瓦斯爆炸是一个复杂的化学反应过程，是一种热链反应过程（连锁反应）。 爆炸性混合气体吸收一定能量后，反应分子链断裂，离解成两个或两个以上游离基（自由基）。 在适合条件下，每一个游离基又进一步分解，再产生两个或两个以上的游离基。 如此分离下去，游离基愈来愈多，与氧发生的化学反应也愈激烈，最后发展为燃烧或爆炸。,一、瓦斯爆炸的实质,一般只用最终结果来表达瓦斯爆炸的化学反应，其化学反应为：CH4+2O2 =CO2+2H2O833.28KJ/
16、mol从上式可以看出，瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热，这些热量能够使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀，形成高温、高压并以极高的速度向外冲出而产生动力现象，这就是瓦斯爆炸。,CH4+2（O2 79/21N2）=CO2+2H2O+7.52N2833.28KJ/mol从上式可以看出，混合气体中的氧和甲烷全部燃尽时，1体积的甲烷要同2个体积的氧气化合，即同2（1 79/21）9.52体积的空气中的氧化合，这时甲烷在混合气体中的浓度为1/（19.52）100%=9.5%，这个浓度是理论上爆炸威力最大的浓度，但由于井下空气氧浓度减少，湿度较大，含有较多的
17、水蒸气等原因，氧化反应不可能进行得十分充分，所以，通过实验和现场测定，爆炸威力最大的实际瓦斯浓度为8.5。,二、瓦斯爆炸的条件及其影响因素,瓦斯爆炸必须同时具备以下三个条件： 瓦斯浓度在516之间。 有足够能量的点火源，即高温热源(0.28mJ,650 750)存在的时间大于瓦斯引火感应期。 混合气体中氧气浓度不低于12 （ 12 ）。瓦斯爆炸必须同时具备这三个条件，缺少其中任何一个都不会酿成瓦斯爆炸。只要我们严格检查，控制瓦斯浓度不超限、不积聚瓦斯和杜绝火源的产生，就能控制住重大瓦斯事故的发生。,瓦斯燃烧：当瓦斯浓度低于5时，由于参加化学反应的瓦斯较少，不能形成热量积聚，因此，不能爆炸，只能
18、燃烧。燃烧时，在火焰周围形成比较稳定的、呈现蓝色或淡青色的燃烧层。 当瓦斯浓度高于16时，由于空气中的氧气不足，满足不了氧化反应的全部需要，只能有部分瓦斯与氧气发生反应，所生成的热量被多余的瓦斯和周围介质吸收而降温，所以也就不能发生爆炸。,（1）瓦斯浓度,瓦斯浓度是井巷和工作面空气中，按体积计算，瓦斯量与混合空气量的百分比，用百分数表示，如1、5，6。 瓦斯爆炸界限瓦斯只有在一定的浓度范围内才具有爆炸性，这个浓度范围称为瓦斯爆炸界限。 爆炸下限和上限最低爆炸浓度叫爆炸下限，最高爆炸浓度叫爆炸上限，在新鲜空气中，一般认为，瓦斯爆炸的界限是516。 最优爆炸浓度最容易激发着火（爆炸），并且爆炸中能
19、释放出最大能量的瓦斯浓度，78。,影响瓦斯爆炸界限的因素,1、混合物的初始压力。初始压力增大时，爆炸范围扩大（上限有大的变化）。,2、混合气体的初始温度。初始温度增高时，爆炸范围扩大（上限有大的变化）。,3、氧的浓度正常大气压的常温下，瓦斯爆炸浓度与氧浓度的关系，如柯瓦德爆炸三角形所示。氧浓度降低时，爆炸下限变化不大（BE线），爆炸上限则明显降低（CE线）。氧浓度低于12时，混合气体就失去爆炸性。爆炸三角形对火区封闭或启封时，以及用惰性气体灭火时判断有无瓦斯爆炸危险，有一定的参考意义。,柯瓦德瓦斯爆炸三角形,4、可燃性气体（硫化氢、乙烷、丙烷等）的混入，瓦斯爆炸下限下降。 5、爆炸性煤尘的混入
20、可使瓦斯爆炸下限下降。 6、惰性气体的混入，使氧气浓度降低，并阻碍活化中心的形成，可以缩小瓦斯的爆炸界限，降低瓦斯爆炸的危险性。,（2）引火温度（点火源）,引火温度能充分引火点燃瓦斯的最低温度叫瓦斯的引火温度。一般认为在正常压力下是650750 。最小点燃能量（101.3KPa、20 时 ）为0.28MJ。可以看出，瓦斯的引火温度是很低的，井下出现的各种明火、煤炭自燃、电弧（平均4000）、短路电流火花、吸烟、放炮火焰、架线火花、摩擦撞击火花甚至静电火花等都可以引燃瓦斯。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。因此，消灭井下一切火源是防止瓦斯爆炸的重要措施之一。,
21、炸药爆炸产物的温度4500 。 电弧、电火花的平均温度4000 ，（放电主通道的温度10000 ） 火柴的明火温度1200 。 点燃香烟温度600800。,瓦斯的引火延迟性和瓦斯爆炸感应期瓦斯混合气体接触火源后，并不是瞬间即燃烧爆炸，而是从开始接触到引火之间有一个短暂的间隔时间，这种现象叫引火延迟性，间隔的这段延迟时间称为瓦斯爆炸感应期。 感应期的长短依瓦斯浓度和引火源温度不同而变化，见下表。从表中可知，随着引火温度的升高，感应期迅速下降，瓦斯浓度增加，感应期略有增加。,瓦斯爆炸的感应期,瓦斯爆炸的感应期，对指导煤矿安全生产意义很大。井下高温热源是不可避免的，但关键是控制其存在时间在感应期内，
22、这样可以减少或消除瓦斯爆炸的可能性。 矿用安全炸药和毫秒雷管正是利用了瓦斯混合气体存在感应期的特征。使用安全炸药爆破时，其初温能达到2000左右，但高温存在时间只有106107s，在遵守煤矿安全规程的条件下，这个时间都小于瓦斯混合气体的感应期，故正规放炮作业一般不会引燃瓦斯。,当炸药质量不合格、炮泥装填不合乎要求或放炮操作不当，出现残药燃烧现象时，使爆破后的高温存在的时间延长，一旦时间超过感应期，就易造成瓦斯燃烧或爆炸。 为了安全，井下电气设备必须采用安全火花型或隔爆型，将电火花存在的时间控制在102106s，电弧存在时间控制在1041s内，其目的也是尽量缩短高温火焰存在的时间，使其不超过瓦斯
23、爆炸的感应期。,（3）氧浓度,实验表明，瓦斯爆炸界限随混合气体氧浓度的降低而缩小，氧气浓度降低时，瓦斯爆炸下限缓缓增高，而爆炸上限则迅速下降。当2浓度降到12时，4混合气体失去爆炸性，遇火也不会爆炸。 煤矿安全规程规定：井下工作地点的2浓度不得低于20，引燃瓦斯混合气体爆炸是足够的。,煤矿安全规程规定，采掘工作面进风流中的氧气浓度不低于20%。氧气作为作业人员必备的生存条件，在煤矿井下必须予以保证，也就是说，在煤矿井下工作环境下，氧浓度都必须维持在20%以上，通过控制氧气浓度来控制瓦斯爆炸事故是没有实际意义的，同时也是不现实的。然而，在密封区特别是火区，其中往往积存大量瓦斯，且有火源存在，只有
24、将氧浓度控制在很低时（12%以下），才能确保不会发生瓦斯爆炸事故；重开火区或火区封闭不严而大量漏风，新鲜空气不断流入，氧浓度达到12%以上时，同样可能发生爆炸。这也是在采空区内为防止瓦斯爆炸或燃烧，把氧浓度降低到12%以下，以控制爆炸或熄灭燃烧火焰的原因所在。,三、 瓦斯爆炸的危害,瓦斯爆炸的危害是极其严重的，主要表现为两个方面： 一是产生高温、高压冲击波，摧毁井巷和通风设施，伤亡人员； 二是产生有毒有害气体，对人的生命威胁更大。,1、高温、高压冲击波,瓦斯爆炸产生的高温，瓦斯浓度为9.5时，在自由空间状态的爆炸温度是1850，在封闭空间状态的爆炸温度是2650。井下巷道介于两者之间,其内的瓦
25、斯爆炸温度在1850 与2650 之间，这样高的温度，不仅会烧伤人员、烧坏设备，还可能引起井下火灾，扩大灾情。 爆炸时产生的压力可达1.0Mpa。 冲击波是传播压力的突变是使介质状态参数突跃，并以超声速传播的压力波。,爆炸冲击波的传播速度高于音速（340m/s），可从数米每秒到2500m/s，冲击和破坏力很强。随着爆炸波的衰减，冲击波转变为声波。 瓦斯爆炸时，常常伴生两种冲击：正向冲击和反向冲击。 正向冲击。在爆炸产生的高温、高压作用下，爆源附近的气体以极大的速度向四周扩散，在所经过的路程上形成威力巨大的冲击波的现象，称为正向冲击。 正向冲击波传播时，其波速的压力达10Pa2a，正向冲击波叠加
26、或反射时，可形成高达10a的压力。,反向冲击。在爆炸波正向冲击过程中，由于内部形成真空，压力降低，或因形成水蒸气，温度降低，因此爆源内部压力降低，而外部压力相对增大，因此，空气返回，形成反向冲击。 反向冲击的力量比较正向冲击的力量小，但它是在沿着已遭破坏的井巷内再次冲击，其破坏性往往更大。在低压区迅速积聚瓦斯，反向冲击的空气中含有足够的氧气和瓦斯，引爆火源还没有熄灭，或有因爆炸而产生的新火源存在时，就可形成连续爆炸。,2、有毒有害气体,瓦斯爆炸后会产生有剧毒的CO气体，如有煤尘参与爆炸产生的CO气体更多，CO浓度有时可达6%（60000ppm）。而空气中的CO浓度达到0.4 （4000ppm）
27、，人在短时间内就会中毒死亡。煤矿安全规程第100条规定：井下空气中CO浓度不得超过0.0024（24ppm）。 据统计，瓦斯爆炸事故中有7090的人是CO中毒死亡的。因此，规程规定：入井人员必须随身携戴自救器。,四、瓦斯爆炸原因分析,瓦斯爆炸是由3个方面促成的，即瓦斯积聚，引爆火源和管理因素。,1、引起瓦斯积聚的原因,瓦斯积聚：是指采掘工作面及其他地点瓦斯浓度达到或超过2，其体积大于0.5m3的空间。 瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根源，对井下瓦斯状况不了解、矿井通风系统布置不合理、通风设施的损坏等，都容易造成瓦斯积聚。,1、引起瓦斯积聚的原因,局部通风机停止运转。这种现象导致瓦斯积聚而引起爆炸的比
28、例最大。有的是设备检修，无计划停电、停风；有的是机电故障，掘进工作面停工而停风；还有的是局部通风机管理混乱，任意开停等。 风筒断开或严重漏风。主要是施工人员不爱护通风设施，将风筒压扁、刮坏等，而通风人员又不能及时发现和进行维护、修补，造成掘进工作面风量不足而导致瓦斯积聚。,1、引起瓦斯积聚的原因,采掘工作面风量不足；造成采掘工作面风量不足的原因多种多样，如不按需要配风，通风巷道冒顶堵塞，单台局部通风机给多个工作面供风，风筒出口距工作面迎头太远等，都可能造成采掘工作面风量小、风速低而导致瓦斯积聚。 局部通风机出现循环风；由于局部通风机安装的位置不符合规定或全风压供给风量小于该处局部通风机的吸入风
29、量等原因，都可能使局部通风机出现循环风，致使掘进工作面涌出的瓦斯反复回到工作面，越积越多达到爆炸浓度。,1、引起瓦斯积聚的原因,风流短路。如长时间打开风门而不关闭，巷道贯通后不及时调整通风系统，都可能造成风流短路而引起瓦斯积聚。 通风系统不合理，不完善。自然通风，不符合规定的串联通风，扩散通风等等，都是不合理通风，都可能引起瓦斯积聚而导致爆炸事故。 采空区、盲巷或高冒区可能积聚瓦斯。采空区、盲巷或高冒区没有风流通过，往往积存大量高浓度瓦斯，在气压变化或冒顶等使其涌出或突然压出时都可能导致瓦斯爆炸。,1、引起瓦斯积聚的原因,瓦斯异常涌出。断层、褶曲或地质破碎带是瓦斯的富集区域，在接近或通过这些地
30、带时，瓦斯涌出可能会突然增大，或忽大忽小变化无常，而且容易冒顶造成瓦斯积聚。 巷道支架背后空间及高顶区瓦斯积聚。掘进巷道支架背后空间及高顶区，由于其特殊位置而不能形成良好的通风条件，当巷道风量较小、风速较低时，经常会出现瓦斯积聚。以上9种情况都可归结为一句话：微风、无风可能导致瓦斯积聚。,1、引起瓦斯积聚的原因,局部地点瓦斯积聚。在正常通风系统中存在的局部地点的瓦斯积聚，往往具有更大的危险性。如采煤工作面的上隅角，采煤机切割机械附近，采掘工作面的机组附近，刮板输送机底槽和未充填的各种钻孔，常常积聚着高浓度的瓦斯。 意外贯通还可能将其它如古窑区、采空区、火区积存的瓦斯瞬间排出。,2、引爆火源,电
31、火花； 爆破火花； 撞击摩擦火花； 明火；,3、管理因素,瓦斯爆炸事故的发生，主要是由于管理上存在缺陷致使某些作业人员的违章失职所造成的。特别是出现瓦斯积聚超限，我们的监管措施缺失，不到位或不起作用是最可怕的： 瓦斯检查工脱岗、假检、漏检； 该带便携仪的人不带便携仪； 监测系统不到位，标校不及时或出现故障。 光干涉甲烷测定器、便携仪存在问题； 监测监控系统值机人员失职。,五、预防瓦斯爆炸的措施,预防瓦斯爆炸的措施分为两类：一类是防止瓦斯超限和积聚的措施，另一类是防止高温热源引燃瓦斯的措施。,（一）防止瓦斯超限和积聚,1、加强通风，使井下各处的瓦斯浓度符合规程的要求； 2、加强瓦斯检查，及时掌握
32、井下瓦斯的变化情况，发现问题，及时处理。 3、及时处理超限积存瓦斯； 4、进行瓦斯抽放； 5、排放瓦斯不得“一风吹”，而应严格执行瓦斯排放的有关规定； 6、建立局部通风机开停制度，不得随意停开。,1、加强通风,有效地通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效的方法。 加强通风，使瓦斯浓度降低到煤矿安全规程规定的浓度以下，即采掘工作面的进风风流中不超过05，回风风流不超过1，矿井总回风流中不超过075。 任何矿井必须做到风流稳定、风量充足、风速符合规程规定、局扇不拉循环风、风筒末端出风口距工作面迎头的距离不低于作业规程的规定等等。,2、加强瓦斯检查,这是及时发现和处理瓦斯积聚的前提瓦斯燃烧和爆炸事故统计资
33、料显示，大多数这类事故都是由于瓦斯检查员不负责，玩忽职守，没有认真执行有关瓦斯检查制度造成的。 加强检查工作。及时检查各用风地点的通风状况和瓦斯浓度，查明瓦斯隐患及时进行处理，是日常进行瓦斯管理的重要内容。当前我们所用的甲烷检查仪器有：光学甲烷测定器、便携式甲烷检测报警仪、安全监测监控系统等等。,3、及时处理超限积存瓦斯,生产中容易积存瓦斯的地点有：采煤工作面上隅角，独头掘进工作面的巷道隅角，顶板冒落的空洞内，低风速巷道的顶板附近，停风的盲巷中，综放工作面放煤口及采空区边界处，以及采掘机械切割部分周围，等等。 及时处理局部积存的瓦斯，也是预防瓦斯爆炸事故，搞好“一通三防”安全生产的关键环节。,
34、4、进行瓦斯抽放,对瓦斯含量大的矿井、煤层或采区进行瓦斯抽放，可以降低煤层及采空区的瓦斯涌出量，是防止瓦斯积聚的有效措施。 瓦斯抽放是从源头上治理瓦斯灾害的根本措施，也是防止瓦斯爆炸的治本之策，“先抽后采”是瓦斯治理“十二字”方政之一。 瓦斯抽放分为本煤层抽放、邻近层抽放、采空区抽放、综合抽放。,5、加强排放瓦斯工作,排放瓦斯时不得“一风吹”，而应严格执行瓦斯排放的有关规定。 排放瓦斯工作要由外向里依次进行，一个采区内严禁两个瓦斯超限地点同时排放瓦斯。排除串联通风区域的瓦斯时，必须严格遵守排放次序，首先从进风方向第一台局部通风机处开始排放，只有第一台局部通风机排放瓦斯结束后，如第二台局扇前的进
35、风流中瓦斯浓度降到0.5%以下时，方可送电排放瓦斯。如排放瓦斯巷道为对旋风机，严禁直接启动两级同时进行排放。,6、加强局部通风管理,国外统计：掘进巷道的瓦斯超限有35发生在停电时，与停电无关的停止局部通风机运转占13，风筒破坏占9，瓦斯局部积聚占22，其它占21。 原苏联的统计：掘进巷道的瓦斯超限次数超过回采工作面518倍，瓦斯燃烧和瓦斯爆炸8090发生在掘进巷道。 因此，保持掘进巷道有效通风对防止瓦斯超限极其重要。,（二）防止高温热源引燃瓦斯,防止引燃瓦斯的原则是：坚决杜绝一切非生产不需的热源，严加管理和控制生产可能产生的热源。1、严加火源管理；2、严格执行放炮制度；3、防止电气设备产生火花
36、；4、防止产生机械摩擦火花；5、防止产生静电火花。,严加火源管理,严禁携带烟草和点火物品下井、井下严禁使用电炉和使用灯泡取暖。 井口房、主要通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。 井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应严格遵守有关规定。 井下禁止打开矿灯。 对井下火区加强管理。,严格执行放炮制度,严禁放糊炮，严禁用明火明炮； 不得使用过期或严重变质的爆炸材料。 井下爆破作业，必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。在有瓦斯或有煤尘爆炸危险的采掘工作面，应采用毫秒爆破； 打眼、装药和封泥都必须符合有关规定； 严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。,什么叫“三人连锁放炮”制？,“三人连
37、锁放炮”是指在放炮前，放炮员将警戒牌交给班组长，由班组长派人警戒，下达放炮命令，并检查顶板与支架情况，发现无隐患后，班组长将自己携带的放炮命令牌交给瓦斯检查员，瓦斯检查员经检查瓦斯、煤尘合格后将自己携带的放炮牌交给放炮员，放炮员发出放炮口哨进行放炮，放炮后三牌各归原主。,防止电气设备产生火花；,严格按照有关规定，正确选型、安装和使用煤矿井下的电气设备，并经常检查与维修，使之处于完好状态； 瓦斯矿井的电气设备要符合煤矿安全规程关于防爆性能的规定。 保证电气设备防爆性能完好，电缆保护完好。,防止产生机械摩擦火花,禁止使用摩钝的截齿；截槽内应喷雾洒水。 禁止使用铝或铝合金制作的部件和仪器设备。 随着
38、采矿机械化程度的提高，防止机械摩擦火花引燃瓦斯显得日益重要。煤矿井下由于摩擦火花而引起的瓦斯爆炸事故占有相当的比例，因此不少国家对这个问题进行了研究，并提出，在摩擦部件的金属表面溶敷一层活性小的金属(如铬)，使形成的摩擦火花不能引燃瓦斯；在铝合金的表面涂各种涂料，以防止摩擦火花的发生和金属中加入少量的铍，降低摩擦火花的点燃性等。,防止产生静电火花,入井人员特别是救护队员严禁穿化纤衣服下井。 防止非金属制品产生静电。 井下使用的风筒、聚乙烯瓦斯抽放管路必须具备“双抗”性能，即抗静电、抗阻燃。,第三部分 瓦斯爆炸事故案例分析,大同矿务局晋华宫矿“74”缺氧窒息事故（1990） 大同矿务局王村矿“5
39、5”瓦斯窒息事故（1993） 大同矿务局劳动服务总公司四台南煤矿“68”瓦斯爆炸事故（1993） 大同矿务局晋华宫矿“1027”瓦斯爆炸事故（1993） 大同矿务局同家梁矿11号层309盘区“1215”瓦斯燃烧事故（1993） 大同矿务局云冈矿1030水平南大巷“121”瓦斯爆炸事故（1995） 大同矿务局永定庄矿“1123”缺氧窒息事（1996）,（接上页）,大同矿务局第二工程处“71”瓦斯燃烧事故（1997） 大同矿务局第一工程处“29”瓦斯爆炸事故（1997） 大同煤矿集团有限责任公司永定庄矿“95”瓦斯爆炸事故（2000） 大同煤矿集团公司燕子山矿燕达实业公司大桥煤矿“522”瓦斯爆炸
40、事故（2001） 山西晋同实业公司大桥煤矿“913”瓦斯爆炸事故（2001） 大同煤矿集团轩岗煤电公司焦家寨矿“115”瓦斯爆炸事故（2006） ,13起事故中，瓦斯爆炸8起，占事故总起数的62；瓦斯燃烧2起，占事故总起数的15；窒息3起，占事故总起数的23 。,焦家寨“115”瓦斯爆炸事故,2006年11月5日11时38分,山西省同煤集团轩岗煤电公司焦家寨煤矿发生一起特别重大瓦斯爆炸事故，造成47人死亡、2人受伤，直接经济损失1213.03万元。 事故原因 1. 事故的直接原因：51108进风掘进巷，局部通风机无计划停电停风造成瓦斯积聚，并达到爆炸界限；由于瓦斯-电不闭锁，在未采取排放瓦斯措
41、施的情况下，违章送电、送风；距巷口630m处的动力电缆两通接线盒失爆产生火花，引爆瓦斯。,2. 事故的主要原因 一是焦家寨煤矿未严格执行国家有关安全生产的法律法规，安全管理混乱，突出表现在机电管理、送风和瓦斯管理混乱。未严格执行停送电制度，机电设备失爆现象严重；51108掘进工作面瓦斯经常超限报警，虽进行了治理但一直未彻底消除隐患，工作面停电、停风后，工人经常不撤离，且在未按规定排放瓦斯情况下重新送电；事发当天，51108进风掘进工作面曾三次停电，通风调度、生产调度和有关值班领导等均没有采取措施将作业人员撤至安全地带。此外，该矿存在超能力生产状况。,二是轩岗煤电公司对国家有关煤矿安全生产的法律
42、法规贯彻落实不力，安全生产责任制落实不到位，对焦家寨煤矿通风瓦斯管理混乱、机电管理混乱、超能力生产等问题督促检查不力。 3. 经调查认定这是一起责任事故。,（三）对事故责任人员的处理 焦家寨煤矿掘进二队队长高继成已在事故中死亡，不再追究责任。移交司法机关处理3人： 1. 王治光，焦家寨煤矿掘进二队机电维修工。对事故发生负有直接责任。 2. 张进德，中共党员，焦家寨煤矿通风调度员。对事故发生负有主要责任。 3. 郭建邦，中共党员，焦家寨煤矿生产调度员。对事故发生负有主要责任。 受到党纪、政纪处分19人。其中： 1. 郎全红，中共党员，焦家寨煤矿总工程师。对事故发生负有主要领导责任。给予撤职、党内
43、严重警告处分。 2. 李俊怀，中共党员，焦家寨煤矿副矿长。对事故发生负有主要领导责任。给予撤职、党内严重警告处分。,3. 李万怀，焦家寨煤矿矿长、党委委员。对事故发生负有主要领导责任。给予撤职、撤销党内职务处分；吊销其矿长资格证和煤矿企业主要负责人安全资格证，5年内不得颁发。 4. 郝焕金，焦家寨煤矿党委书记。对事故发生负有主要领导责任。给予撤销党内职务处分。 5. 罗如明，轩煤公司机电处处长、党支部书记。对事故发生负有主要领导责任。给予撤职、撤销党内职务处分。 6. 王宝宝，中共党员，轩煤公司副总经理。对事故发生负有重要领导责任。给予撤职、党内严重警告处分。 7. 卢国梁，中共党员，轩煤公司
44、董事长、总经理，同煤集团副总经理。对事故发生负有领导责任。给予记大过、党内警告处分；吊销其煤矿企业主要负责人安全资格证，3年内不得颁发,并免去轩煤公司总经理职务。,大同煤矿集团有限责任公司永定庄矿 “95”瓦斯爆炸事故,2000年9月5日9时55分许，大同煤矿集团有限责任公司永定庄矿12层414盘区51408-1掘进工作面发生瓦斯爆炸事故，死亡31人，受伤16人。,事故原因,1414盘区21410巷风桥破损，进、回风风流短路，工作面微风作业，局扇拉循环风，导致51408瓦斯积聚；作业人员检修设备时，金属之间撞击产生火花，引爆瓦斯，是造成这起事故的直接原因。2矿井瓦斯、通风管理混乱，作业地点瓦斯
45、浓度超限，不按规定及时撤人，瓦斯监测装置形同虚设，盲巷密闭管理差，瓦斯涌出异常区域管理不善；盘区供风量不足，进、回风巷单风门隔离漏风严重，是造成这起事故的主要原因。,3安全管理不严格，对现场监督检查不力；职工培训教育不够，安全素质不高；执行安全生产规章制度不严格，岗位安全责任制不落实；是造成这起事故的重要原因。,事故教训,教训之一，国有重点煤矿的安全工作也不是一蹴而就的，如果放松安全工作同样会发生事故。教训之二，事故暴露出该矿在“一通三防”管理、技术管理、生产现场管理、机电管理等方面存在许多严重问题。在这个意义上讲，不从根本上消除事故隐患，发生事故是必然的。教训之三，从现场人的不安全因素和物的
46、不安全状况来看，存在着严重的管理缺陷。,永定庄“9.5”瓦斯事故的发生，绝不是偶然的，而是安全工作抓得不严、不实的后果，充分暴露了永定庄矿安全管理工作中存在的一系列问题。主要是： 1、“一通三防”管理很差，瓦斯管理制度执行不严，瓦斯超限仍继续作业； 2、不合理集中生产，现场管理混乱，多工种、多种所有制队伍混乱作业，缺乏统一的管理和协调； 3、技术管理混乱，生产布局不合理，造成通风系统和局部通风存在严重不安全隐患； 4、质量标准化工作严重滑坡； 5、层层不执行制度，层层不坚持原则。,事故教训,首先是思想上没有真正确立“安全第一，预防为主”的方针，存在着侥幸、麻痹、松懈、马虎的思想。 其次是责任制
47、不落实，会议开得多，文件发得多，口号喊得多，落实起来很不扎实。主要表现在领导责任制落实不好，职能部门业务保安责任制落实不好，现场指挥层与操作层责任制落实不好。 第三是现场管理基础薄弱。在安全管理，特别是“一通三防”管理上，公司有许多好的制度，如果这些制度能够得到很好的落实，这起事故是完全可以避免的。再具体一点说，只要有一道环节按制度办事，这起事故也是不会发生的。,第四是平时在安全工作上没有很好地落实“四不放过”的原则，出了问题不接受教训，导致酿成大祸。 第五是对职工安全培训教育不够，职工安全技术素质和自保互保意识不强。 第六是客观上也确实存在因经济困难、资金紧张，安全投入相对不足的问题。,云冈
48、矿1030水平南大巷“1.21”瓦斯爆炸事故,1995年元月21日10时35分，云冈矿1030水平南大巷与408下部车场绕道交岔点密闭处发生瓦斯爆炸事故，死亡6人，轻伤4人。,事故原因,1、瓦斯积聚 1)1030南大巷为一条水平岩石巷道，中间穿越8#、9#、11#煤层，下部35m为12#煤层，瓦斯含量较大(单头施工CH4涌出量达1.2m3/min。1030南大巷掘进时瓦斯涌出量较大，事故后现场勘察巷道底板发现大量瓦斯涌出气泡(底板有水可见)，说明巷道本身有瓦斯来源，瓦斯涌出量约为3 m3/min。在封闭巷道内无风流流动，只有极其微弱的漏风，所以巷道内有瓦斯积聚并达到爆炸界限是必然的。,2)由于
49、封闭巷道的南端是正压，北端是负压，所以其巷内积存的瓦斯必定向负压端游动，并通过密闭墙向外泄漏，此外，该密闭墙仅按临时密闭施工，施工时未破碹，加剧了密闭墙内瓦斯的外泄。,3)尽管密闭墙前有源源不断的瓦斯由墙内泄出，但在正常通风情况下，密闭墙前通过的风量为1416 m3/min，能够将泄出的瓦斯及时冲淡排除，不致产生瓦斯积聚。当7#层508巷与408暗斜井7#层车场贯通后，由于没有及时采取控风措施，由此贯通点进风量达2003 m3/min，致使1030大巷风量由1416 m3/min降到601 m3/min，由于风量的大幅度减少，造成了密闭外瓦斯积聚。,2、引爆火源 从事故现场勘察，密闭内、外的1030大巷均无电气设备，施工密闭时的管线、电缆、铁道等均已被拆除和切断，死伤人员的矿灯无失爆现象。因此，电气设备、杂散电流、机械撞击等产生火花的可能被排除，同时也排除了密闭内产生引爆的可能。现场唯一的是架空线火花。事故后勘察车头距密闭19.5m(爆炸后冲出一段距离)，并且该趟人车正是10时35分从外进入该区，正准备调头时发生爆炸(架线离密闭最近2.4m)。因此确定火源是由电机车弓与架线产生的火花。,
