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浅谈矿井瓦斯危害与防治 摘要本文对矿井瓦斯爆炸的危害以及预防措施作了简要论述。 关键词瓦斯 危害 防治 0 引言 矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主，包括乙烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、等各种有害气体的总称。人们通常所说的矿井瓦斯一般单指甲烷。瓦斯事故已占全国煤矿重大事故总数的70％以上。在近代煤炭开采史上，瓦斯灾害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，具有重要意义。 矿井瓦斯的主要危害有以下三点①窒息甲烷虽然无毒，但其浓度如果超过57％，能使空气中氧浓度降低至10％以下。特别是在封闭不用的盲巷中，由于矿井通风不良或不通风，巷道中往往积存大量的瓦斯，如果未经检查就贸然进入，因缺O2而很快地昏迷、窒息，直至死亡，此类事故在煤矿井不鲜见；②瓦斯燃烧爆炸瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸；③瓦斯突出在煤矿的采掘生产过程中，当条件合适时，会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出，产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。 1 煤与瓦斯突出 1.1 煤与瓦斯突出概述 煤与瓦斯突出指的是煤矿地下采掘过程中，在极短的时间内几秒到几分钟，从煤、岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤（岩）和瓦斯CH4、CO2的现象。规程中所指的煤与瓦斯突出是突出、压出和倾出的总称。 1.2 煤与瓦斯突的事故案例 煤与瓦斯突出的危害①它所产生的高速瓦斯流含煤粉或岩粉能够摧毁巷道设施，破坏通风系统，甚至造成风流逆转；②喷出的瓦斯由几百到几万m3，能使井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸；④喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上，能够造成煤淹埋人；④猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。 以下是因为煤与瓦斯突出而引发的事故案例。 1834年3月22日法国鲁阿尔煤田伊萨克矿井在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第一次有记载的突出。支架工在架棚子时，发现工作面煤壁外移，三个工人立即逃跑，巷道煤尘弥漫，一人被煤流埋没死亡，一人被瓦斯窒息牺牲，一人逃跑得救。 1.3 预防煤与瓦斯突出的主要技术措施 预防措施包括技术措施和组织管理措施。“四位一体”综合防突措施突出危险性预测；防治突出措施；防突措施的效果检验和安全防护措施。防突措施可以分为两大类 1.3.1 区域性防突措施实施以后可使较大范围煤层消除突出危险性的措施。主要有以下技术手段 ①开采保护层开采保护层是预防突出最有效、最经济的措施。在突出矿井中，预先开采的、并能使其他相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层，后开采的煤层称为被保护层。保护层位于被保护层上方的叫上保护层，位于下方的叫下保护层。 ②预抽煤层瓦斯对于无保护层或单一突出危险煤层的矿井，可以采用预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施。这种措施的实质是，通过一定时间的预先抽放瓦斯，降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应，使被抽放瓦斯的煤体丧失或减弱突出危险性。需要大量的工程，要求预抽的时间长，一般为一年以上。因此，属于一般突出危险煤层可考虑局部防突措施。 1.3.2 局部防突措施实施以后可使局部区域如掘进工作面消除突出危险性的措施。局部防突措施主要有松动爆破、钻孔排放瓦斯、水力冲孔、金属骨架、超前钻孔、震动放炮等。 2 矿井瓦斯爆炸 2.1 矿井瓦斯爆炸概述 在正常的大气环境中，瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，瓦斯在空气中的爆炸下限为5％～6％，上限为14％～16。瓦斯浓度低于爆炸下限时，遇高温火源并不爆炸，只能在火焰外围形成稳定的燃烧层，浓度高于爆炸上限时，在该混合气体内不会爆炸，也不燃烧，假如有新鲜空气供给时，可以在混合气体与空气的接触面上进行燃烧。 爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和O2，而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。此外，瓦斯涌出较大的矿井，如果在火源熄灭前，瓦斯浓度又达到爆炸浓度，也能发生再次爆炸。 2.2 矿井瓦斯爆炸危害 瓦斯爆炸的危害主要有以下几点 2.2.1 高温焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。从焰面温度可高达21502650℃，焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾。 2.2.2 冲击波锋面压力由几个大气压到20大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。冲击包括进程冲击和回程冲击。 2.2.3 有害气体井下发生瓦斯爆炸以后，将会产生大量的一氧化碳，如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大。空气中的一氧化碳浓度，按体积计算达到0.4％时，人在短时间内就会中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸造成人员伤亡的主要原因。 矿井瓦斯爆炸是煤矿一种极其严重的灾害，一旦发生，不仅造成大量人员伤亡，而且还会严重摧毁矿井设施、中断生产。有的还会引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌和顶板冒落落等二次灾害，从而加重了灾害后果，使生产难以在短期内恢复。例如，1942年日本帝国主义侵占我国东北时期，在本溪煤矿由电气火花引起瓦斯爆炸，进而导致更严重的煤尘连续爆炸，共有1549人死亡。1995年6月23日淮南某矿曾发生1000多次瓦斯连续爆炸、造成数十人伤亡的瓦斯爆炸事故。 2.3 矿井瓦斯爆炸的预防 瓦斯爆炸必须同时具备瓦斯浓度在爆炸范围内、高于最低点燃能量的热源存在的时间大于瓦斯的引火感应期、瓦斯空气混合气体中的氧气浓度大于12这三个条件，三者必须同时存在，若能消除、控制其中一个条件，即可防止发生瓦斯爆炸。后一条件在生产井巷中是始终具备的，所以预防瓦斯爆炸的措施，就是防止瓦斯的积聚和杜绝或限制高温热源的出现。下面主要介绍一下如何防止瓦斯积聚。 2.3.1 搞好通风 有效地通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效方法。瓦斯矿井必须做到风流稳定，有足够的风量和风速，避免循环风，局部通风机风筒末端要靠近工作面．放炮时间内也不能中断通风，向瓦斯积聚地点加大风量和提高风速，等等。 2.3.2 及时处理局部积存的瓦斯 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，是矿井日常瓦斯管理的重要内容，也是预防瓦斯爆炸事故，搞好安全生产的关键工作。 2.3.3 抽放瓦斯 通过水力压裂、水力割缝、深孔爆破、酸液处理、交叉钻孔、开采保护层等技术措施，增大煤层透气性，然后再接抽放管路进行瓦斯抽放，这是瓦斯涌出量大的矿井或采区防止瓦斯积聚的有效措施。 2.3.4 经常检查瓦斯浓度和通风状况 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料表明。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。 3 结束语 尽管近年来中国一直努力提高煤矿的安全性，但是现实的趋势则是产量的不断增多和风险的日益加大，要想从根本上解决煤矿瓦斯事故事故，一方面需要我们煤矿工作人员掌握矿井瓦斯事故的特点和规律，进而采取积极有效的措施来减少瓦斯事故，另一方面，需要中国政府努力寻找足够的能源来替代煤炭，从而减少煤炭需求，降低煤炭开采强度，增加煤矿安全投入。