浅谈预防瓦斯爆炸的对策.doc

浅谈预防瓦斯爆炸的对策 摘要矿井瓦斯是一种易燃易爆的有机化合物。它蕴藏在煤体内当煤体被采掘下来时，蕴藏在煤体内的瓦斯就会被释放出来。当矿井内瓦斯达到一定浓度，遇明火就会发生爆炸，目前预防煤矿灾害技术的研究已经从局部性的单项技术向区域性的建设本质安全矿井为目的的综合技术发展，包括瓦斯灾害易发区域的预测技术，高效瓦斯抽采及抽采效果的评价技术，瓦斯灾害监测预警技术等。正面，笔者即根据自己多年的工作经验，谈几点预防瓦斯爆炸的对策。 关键词预防 瓦斯爆炸 对策 1 瓦斯的爆炸性 近几年来的研究确定，矿井瓦斯爆炸是一种势链式反应。当爆炸混合物吸收一定能量后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一下游离基又可以进一步分解，再产生两个或两个以上的游离基。这样循环不已，游离基愈来愈多，化觉反应速度也愈来愈快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。瓦斯爆炸温度，一般在瓦斯浓度为9.5条件下测定过爆炸的瞬时温度，在自由空间内可达1850℃，在封闭空间内最高可达2650℃。井下巷道呈半封闭状态，其爆炸温度将在1850℃与2650℃之间。 爆炸时产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏力。 爆炸发生时，爆源附近气体高速向外冲击，加之爆炸后生成的一部分水蒸气很快凝聚，在爆源附近形成气体稀薄低压区。于是被爆炸冲击的气体连同爆源外围的气体，又以高速反向冲回爆源地。这种反向冲击的力量虽较正向冲击的力量小，但它是沿着遭破坏的区域反冲，其破坏性往往更大。如果反向冲击的空气中含有足够的瓦斯和氧，而爆源附近的火源尚未消失，或有因爆炸而产生的新火源存在，就可以造成第二次爆炸。 2 瓦斯爆炸的条件及其影响因素 1 瓦斯浓度，一定浓度的瓦斯吸收足够的热能后，就将分解出大量的活化中心，完成整个氧化过程，并放出一定的热量。如果生成的热量超过周围介质的吸热和散热能力，而混合物又有足够的瓦斯和二氧化碳存在，那么在此条件下，就会生成更多的活化中心，使氧化过程迅猛发展成为爆炸，若参与反应的瓦斯浓度不够，氧化生成的热量与分解的活化中心都不足，则这一反应不能发展成为爆炸；又若瓦斯的浓度过高，相对来说氧的浓度就不足，不但不能生成足够的活化中心，而且因为甲烷的热容量较大的，氧化生成的热量为周围介质所吸收，当然也不会发展成为爆炸。因此，瓦斯爆炸具有一定的浓度范围，这个浓度范围称为瓦斯爆炸界限。其最低浓度界限叫爆炸下限，最高浓度界限叫爆炸上限。在新鲜空气中瓦斯爆炸界限一般为516，5为上限，16为上限。当瓦斯浓度低于5时，遇火不爆炸，只能在火焰外围形成稳定的燃烧层，以燃烧层中浅兰或淡青色，浓度高于16时，在混合气体内遇有火源不爆炸也不燃烧，但如有新鲜空气混入时，就可以在混合气体与新鲜空气的接触面上进行燃烧。在新鲜空气中含有甲烷9.5时，遇有火源，混合气体中的全部氧和瓦斯都参与反应，这是形成瓦斯爆炸的最适宜条件。2 引火温度，瓦斯爆炸的第二个条件是高温火源的存在，点燃瓦斯所需同的最低温度叫引火温度。瓦斯的引火温度一般为650-750℃。明火、煤炭自燃、电火花、吸烟、甚至撞击或磨擦产生的火花等，煤矿井下所能遇到的绝大多数火源都足够引燃瓦斯。由于热链式反应时，大量活化中心的产生与形成需要一定的时间过程，达到爆炸浓度的瓦斯遇到高温火源时并不能立即发生爆炸。这种需要迟延一个很短时间才爆炸的现象称为引火延迟现象，其引火延迟时间称为感应期。感应期的长短与瓦斯浓度和引火温度与压力有直接关系。虽然瓦斯爆炸的感应期很短，但对煤矿安全生产却有着重要的作用。3 氧的浓度，很多实验证明，瓦斯爆炸界限随混合气体中氧浓度的降低而缩小。当氧浓度降低时，瓦斯爆炸下限缓慢地增高，爆炸上限则迅速下降。氧浓度降到12时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，遇火也不会爆炸。煤矿安全规程规定，井下工作地点的氧气浓度不得低于20，上述关系似乎没有什么实际意义，但在密封区特别是火区内情况却不同，其中往往积存大量瓦斯，且有火源存在，只有氧浓度很低时，才不会发生瓦斯爆炸。一旦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，就有可能发生爆炸。 3 煤矿内瓦斯爆炸原因的分析 掘进工作面较易发生瓦斯爆炸的原因，一方面是采用局扇供风，如果局扇停止运转，风筒末端距工作面较远，风筒漏风太大或局扇供风能力不够，未达到掘进工作面的需要风量，不能将掘进工作面附近及巷道内的瓦斯冲淡排出，导致瓦斯积存而达到爆炸浓度，另一方面是煤巷掘进多用电钻打眼，经常放炮，如果电气设备防爆性能不良，局扇不按煤矿安全规程要求启闭，放炮不按规定，就很容易产生引火源电火花或爆破火焰。 4 预防瓦斯爆炸的措施 4.1 防止瓦斯积聚 1） 通风是防止瓦斯积聚的最主要措施，瓦斯矿的通风必须做到有效、稳定和连续不断，才能将井下涌出的瓦斯及时冲淡排出，使采掘工作面和生产井巷中的瓦斯浓度符合煤矿安全规程要求。2） 及时处理局部积存的瓦斯、生产中易于积存瓦斯的地点有回采工作面上隅角，顶板冒落的空洞内，低风速巷道的顶板附近，停风的盲巷，回采工作面采空区边界处以及采煤机附近。及时处理局部积存的瓦斯，是矿井日常瓦斯管理工作的重要内容，也是预防瓦斯爆炸事故，保证安全生产的关键工作。通常采用的主要方法是，向瓦斯积存地点加大风量或提高风速，将瓦斯冲淡排出，将盲巷和顶板空洞内积存的瓦斯封闭隔绝，必要时应采取抽放瓦斯措施。3） 抽放瓦斯，是瓦斯涌出量大的矿井或采区防止瓦斯积聚的主要且经济、有效的措施。4） 经常检查井下各地点的瓦斯浓度和通风状况，生产实践证明，加强对瓦斯检查员的学习教育，认真执行煤矿安全规程规定的瓦斯检查制度，严字当头，坚持不懈，是发现和处理问题，防止瓦斯爆炸的前提。 4.2 防止瓦斯引燃 防止瓦斯引燃的原则是对一切非生产需要的火源，坚决禁绝。生产中可能发生的热源，必须严加管理和控制，防止它产生或限定其引燃瓦斯的能力。 4.3 防止瓦斯灾害事故的扩大 煤矿生产过程中，如能切实遵守煤矿安全规程的规定，充分发动煤矿的管理干部和职工，认真采取防止瓦斯积聚和引燃的措施，瓦斯爆炸事故是可以避免的。但如放松警惕，稍加忽视，仍有发生事故的可能性，一旦某一局部地点发生爆炸，应使其限制在局部地区，并尽可能缩小其波及范围。