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矿井瓦斯爆炸的原因及防治措施

  
评论: 更新日期:2014年01月19日

摘要:在众多煤矿事故中,瓦斯爆炸造成的危害最大,从每年的事故统计来看,绝大多数特大事故都是由于瓦斯爆炸引起的。而在我国目前国有重点煤矿大多数属于瓦斯矿井,其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44%。预防、控制瓦斯爆炸事故,是实现煤矿安全生产的关键。瓦斯防治是煤矿安全工作的重中之重,在提高每个干部职工对瓦斯的认识,特别是对瓦斯危害性的认识的同时,必须采取有利措施,有效防治煤矿重特大瓦斯事故的发生,以确保煤矿的安全生产。
        关键词:瓦斯爆炸;提高认识;防治措施
        1 什么是瓦斯爆炸
         瓦斯爆炸是瓦斯在一定浓度范围内受激发而发生的剧烈化学反应,反应时产生大量的热和气体,主要是以CH4为主的瓦斯与空气的混合气体点燃后发生剧烈化学反应的结果。瓦斯爆炸是自由基链反应过程,它包括链引发、链传递、链分支和链终止等过程。如果混合气体各成分达到爆炸浓度范围,并且存在火源点,链反应过程就会被引发,链传递和连分支反应随之很快发生,反应速度急剧增加,反应放出的热量使气体温度迅速升高,体积剧烈膨胀,从而引起爆炸。
        1.1瓦斯爆炸的危害
        瓦斯爆炸是我国煤矿生产中最常见的灾害事故,不仅造成大量人员伤亡,而且严重摧毁井巷设施,中断生产,甚至引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌等二次事故。矿内瓦斯爆炸时会产生三个致命的危险因素:高温、冲击波和有害气体
        1.1.1高温
        某些研究人员在瓦斯浓度在9.5条件下测定过爆炸时瞬间温度,在自由空间可达1850℃在封闭空间内最高可达2650℃。瓦斯爆炸时沿巷道运动的化学反应带和高温气体经过之处,人被烧伤或大面积烧伤可燃物被点燃而发生火灾。
        1.1.2冲击波
        爆炸压力由于爆炸时气体温度骤然升高,必然引起气体压力的突然增大。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、巷道垮落。如果巷道顶板附近或冒落孔内存积瓦斯,或者巷道中有沉积煤尘,在冲击波的作用下,它们就能够均匀分散开来,形成新的爆炸混合物,产生再次爆炸。
        1.1.3有害气体
        瓦斯爆炸后产生大量的有害气体。CO的生成量往往成为人员大量伤亡的主要原因。
        1.2瓦斯爆炸的条件
         矿井瓦斯爆炸必须满足下面三个条件:瓦斯浓度;一定的引火温度;氧气的浓度。
        1.2.1 瓦斯浓度
        瓦斯爆炸有一定的浓度范围,我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为
        瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5%~16%。  当瓦斯浓度低于5%时,遇火不爆炸,但能在火焰外围形成燃烧层,当瓦斯浓度为9.5%时,其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应);瓦斯浓度在16%以上时,失去其爆炸性,但在空气中遇火仍会燃烧。 瓦斯爆炸界限并不是固定不变的,它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。
        1.2.2 引火温度   
        瓦斯的最低点温度和最小点燃能量决定于空气中的瓦斯浓度,初压和火源的能量及其放出强度和作用时间。当瓦斯含量在7%一8%时,最易引燃;当混合气体的压力增高时,引燃温度即降低;在引火温度相同时,火源面积越大、点火时间越长,越易引燃瓦斯。高温火源的存在,是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以,在有瓦斯的矿井中作业,必须严格遵照《煤矿安全规程》的有关规定。
        1.2.3 氧的浓度
        实践证明,空气中的氧气浓度降低时,瓦斯爆炸界限随之缩小,当氧气浓度减少到12%以下时,瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响,在密闭的火区内往往积存大量瓦斯,且有火源存在,但因氧的浓度低,并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入,氧气浓度达到12%以上,就可能发生爆炸。因此,对火区应严加管理,在启封火区时更应格外慎重,必须在火熄灭后才能启封。
        1.3 瓦斯爆炸的原因
           大量的瓦斯爆炸事故表明,矿井瓦斯爆炸必须满足下面三个条件:瓦斯浓度;一定的引火温度;氧气的浓度,并且需要三者同时具备。在井下环境中,氧气浓度在生产作业区域是具备的,也就是说只要前两者同时具备,在生产区域就能发生瓦斯爆炸。因此瓦斯爆炸的主要直接原因就是瓦斯积聚及火源两个因素。但是导致这两个直接原因的是种种如:通风设计不合理、管理不当、管理制度不完善,安全投入少、安全意识不到位等等客观原因。

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