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在煤炭開采過程中，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災(zāi)、透水、頂板冒落等多種災(zāi)害事故時有發(fā)生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統(tǒng)計(jì)中來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災(zāi)害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制訂防治對策，顯得特別重要。
首先認(rèn)識一下瓦斯爆炸的特點(diǎn)：
①瓦斯爆炸多為大事故;
②事故地點(diǎn)多發(fā)生在采煤與掘進(jìn)工作面;
③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大;
④多為火花引爆;
⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發(fā)生;
⑥瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦;
⑦基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故多發(fā)
瓦斯爆炸的主要原因分析
煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，但總的來說分為客觀原因和主觀原因兩種。主觀原因就是瓦斯積聚和引爆火源的存在；客觀原因與自然條件、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關(guān)，發(fā)生瓦斯爆炸事故往往就是以上原因相互作用所導(dǎo)致的。
⑴瓦斯積聚的存在
煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量不足而引起瓦斯積聚；有9起主要是因局部通風(fēng)機(jī)安裝位置不當(dāng)，風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點(diǎn)或脫落引起供風(fēng)點(diǎn)有效風(fēng)量不足而造成瓦斯積聚；有2起事故主要是因停電停風(fēng)而引起瓦斯積聚；有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。
⑵引爆火源的存在
煤礦井下引爆瓦斯的火源有爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮產(chǎn)生的火花引爆的；有15起事故是由電器設(shè)備及電源線電火花引爆的。
⑶煤礦開采條件差
我國煤礦井下開采條件普遍較差，特別是南方煤礦。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全國國有重點(diǎn)煤礦共有580處礦井進(jìn)行了瓦斯等級鑒定，其中高瓦斯礦井160處，低瓦斯礦井298處，煤與瓦斯突出礦井122處，有自然發(fā)火礦井372處，占64%，有煤塵爆炸危險礦井427處，占73.6% 。
⑷裝備不足、管理不落實(shí)
礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”方針未得到完全落實(shí)。如2005年發(fā)生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井沒有安裝瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)或運(yùn)行不正常，有的礦井雖安裝了瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，但因傳感器數(shù)量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數(shù)據(jù)等問題，不能有效發(fā)揮其應(yīng)有的作用。此外鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統(tǒng)或抽放系統(tǒng)不能有效運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)也不能有效發(fā)揮作用。如內(nèi)蒙古烏海市烏達(dá)區(qū)巴音賽煤焦有限責(zé)任公司某礦井雖安裝了瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，但在其實(shí)際開采區(qū)域卻并沒有瓦斯傳感器，造成了特大瓦斯事故的發(fā)生，死亡16人。
⑸管理水平低
許多事故分析發(fā)現(xiàn)，違章操作或管理不當(dāng)而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產(chǎn)起到了舉足輕重的作用。
⑹企業(yè)技術(shù)管理薄弱
一些煤礦企業(yè)由于采煤方法落后，礦井采掘布置不合理，通風(fēng)系統(tǒng)不完善，此外，作業(yè)規(guī)程編制不符合實(shí)際，針對性不強(qiáng)，給安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重隱患。
瓦斯爆炸的防治措施
瓦斯爆炸事故的防治可分為預(yù)防爆炸和抑制爆炸。預(yù)防爆炸主要有:優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進(jìn)行瓦斯抽放，加強(qiáng)瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測，防止點(diǎn)火源的出現(xiàn)等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內(nèi)，從而減少人員傷亡和災(zāi)害事故所造成的損失。
1.瓦斯爆炸事故的預(yù)防措施
⑴煤礦瓦斯抽放技術(shù)
①我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占礦井總數(shù)的46%。瓦斯
抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發(fā)利用瓦斯能源、保護(hù)大氣環(huán)境的重要手段。如皖北煤電集團(tuán)公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進(jìn)行發(fā)電,并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
②為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)，包括測斜、糾偏技術(shù)；提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進(jìn)能力更強(qiáng)的鉆機(jī)具；完善和提高擴(kuò)孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù)；開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。
③瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放等；抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強(qiáng)力鉆機(jī)及配套機(jī)具，如mk型長鉆孔鉆機(jī)和zsm順層強(qiáng)力鉆機(jī)等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全環(huán)境得到進(jìn)一步改善。
④利用多分支羽狀適用技術(shù)，解決低滲煤層瓦斯治理問題，以提高抽采率。
⑤煤礦瓦斯治理也應(yīng)該與煤層氣產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合起來。
⑵礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪幢O(jiān)測技術(shù)
礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶?shí)時自動監(jiān)測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當(dāng)發(fā)現(xiàn)瓦斯異常或有火源產(chǎn)生，立即采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。我國目前開發(fā)了kj90、kj92、kj94、kj95、kj73、kj66等型號的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。已有多個礦井安裝了礦井安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并具有如下功能：①礦井環(huán)境和工況參數(shù)實(shí)時監(jiān)控；②主要通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測；③巷道火災(zāi)實(shí)時監(jiān)測；④礦井瓦斯抽放實(shí)時監(jiān)測；⑤沖擊地壓實(shí)時監(jiān)測；⑥煤與瓦斯突出實(shí)時監(jiān)測；⑦煤層自然發(fā)火實(shí)時監(jiān)測；⑧瓦斯爆炸或燃燒實(shí)時監(jiān)測；⑨礦井電網(wǎng)監(jiān)測等多種功能。監(jiān)控系統(tǒng)的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動化水平，防止了許多事故的發(fā)生。
⑶井下火源防治
對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應(yīng)的防治措施，除炸藥安全性檢驗(yàn)、電器防爆檢驗(yàn)、摩擦火花檢驗(yàn)外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點(diǎn)出現(xiàn)，如放炮時檢測瓦斯?jié)舛龋捎蔑L(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強(qiáng)明火的管理，嚴(yán)格用火制度，消除引爆瓦斯的火源。
⑷優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)
合理可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災(zāi)害擴(kuò)大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時設(shè)計(jì)，超前施工，同時投入使用。
2.隔爆措施
礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，當(dāng)瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預(yù)先設(shè)置的裝置可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動式隔爆棚和自動抑爆裝置。
①被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便，因而得到了廣泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最為廣泛。目前研制的xgs型和kyg型隔爆棚，具有適應(yīng)性強(qiáng)，安裝、拆卸和移動方便的特點(diǎn)。
②自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發(fā)生時探測爆炸波，及時將預(yù)先放置的水、巖粉、n2、co2等噴灑到巷道中，從而達(dá)到抑制爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康摹Ｈ鐉gb-y型自動隔爆裝置采用高壓氮?dú)庖湎鎰軐⒈ㄏ拗圃诰啾?0-60m之內(nèi)；ybw-1型無電源觸發(fā)式抑爆裝置，適合安裝在距爆源20-45m的巷道中；zyb-s型自動產(chǎn)氣式抑爆裝置采用實(shí)時產(chǎn)氣原理，當(dāng)傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時，觸發(fā)氣體發(fā)生器快速產(chǎn)生的高壓氣體噴灑消焰劑，抑制火焰的傳播。
同時還要采取的手段有;
(1)強(qiáng)化培訓(xùn),加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),落實(shí)責(zé)任。煤礦企業(yè)要牢固樹立“以人為本”的理念,提高防治瓦斯工作的認(rèn)識。必須對所有入井員工進(jìn)行“一通三防、防突”專項(xiàng)知識培訓(xùn)和教育,并認(rèn)真組織考核,不合格不準(zhǔn)上崗。確保每一位入井人員都能掌握防治瓦斯事故知識,增強(qiáng)自主保安和業(yè)務(wù)保安能力,使瓦斯治理工作成為職工的自覺行動。另外,煤礦各級領(lǐng)導(dǎo)要認(rèn)真落實(shí)“一通三防”齊抓共管責(zé)任制,做到責(zé)任明確,管理到位。各企業(yè)法人是本單位安全生產(chǎn)的第一責(zé)任者,要建立健全“一通三防”管理工作機(jī)構(gòu),保證“一通三防”工作所需的人、財(cái)、物的投入。礦總工程師負(fù)責(zé)組織“一通三防”技術(shù)措施的制訂,各分管副職要認(rèn)真落實(shí)好防治瓦斯各項(xiàng)技術(shù)措施。
(2)加強(qiáng)技術(shù)裝備,改善礦井通風(fēng),防止瓦斯積聚,提高礦井防災(zāi)能力。依靠技術(shù)進(jìn)步,不斷提高瓦斯治理科技水平,各煤礦企業(yè)要在現(xiàn)有裝備基礎(chǔ)上,積極推廣應(yīng)用防治瓦斯新技術(shù)、新裝備,并確保發(fā)揮作用。建立合理、穩(wěn)定、可靠、高效的通風(fēng)系統(tǒng),對風(fēng)量不足和系統(tǒng)不合理的礦井要進(jìn)行技術(shù)改造,提高風(fēng)量,保證系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗災(zāi)能力。統(tǒng)計(jì)表明:有60%以上的瓦斯爆炸發(fā)生在掘進(jìn)工作面,因此,必須抓好掘進(jìn)工作面瓦斯專項(xiàng)治理措施的落實(shí),特別要加強(qiáng)局部通風(fēng)管理,減少停電停風(fēng)事故的發(fā)生。同時,認(rèn)真抓好采面上隅角瓦斯治理工作,加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
(3)堅(jiān)持正規(guī)采煤作業(yè),控制非正規(guī)采煤工作面的瓦斯事故。因?yàn)榉钦?guī)采煤工作面一般都用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng),很難保證工作面配風(fēng),同時也很難解決采空區(qū)瓦斯積聚問題。因此,要對煤礦非正規(guī)采煤法進(jìn)行技術(shù)改造,形成正規(guī)開采,保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定暢通。突出礦井、瓦斯地質(zhì)條件復(fù)雜礦井嚴(yán)禁進(jìn)行非正規(guī)開采,嚴(yán)控串聯(lián)通風(fēng)。確需串聯(lián)通風(fēng)的應(yīng)制定切實(shí)可靠的安全技術(shù)措施。對殘采、回收煤柱等只能采用非正規(guī)法開采的,必須制定專項(xiàng)安全技術(shù)措施,并報主管部門審批。