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煤礦瓦斯爆炸原因分析及防治辦法

2019年03月26日 來源:新聞宣傳司 打印 字體:【

煤礦在開采煤炭資源過程中會伴隨著多種災害事故的發生,如瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息、火災、透水、頂板冒落等。在這些事故中瓦斯爆炸無疑是最嚴重的,它不光是造成的損失最大,發生的頻率也是最大的,根據每年國家煤監局的事故統計來看,煤礦發生一次死亡10人以上的特大事故中,絕大多數是瓦斯爆炸,約占特大事故總數的70%左右,為此,瓦斯可稱為煤礦安全的最大威脅者。所以,分析瓦斯爆炸原因,制訂瓦斯防治對策,就顯得尤為重要。

一、瓦斯爆炸原因分析

1.瓦斯爆炸特點

根據多年對煤礦瓦斯爆炸事故統計分析,可以發現有如下一些特點:①瓦斯爆炸多為特大事故,造成的損失巨大;②事故地點多發生在采煤與掘進工作面;③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大,破壞力極強;④多為火花引爆;⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發生;⑥瓦斯爆炸多發生在鄉鎮煤礦;⑦基建、技改礦井和轉制礦井瓦斯爆炸事故容易發生等。

2.事故原因分析

煤礦發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、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關,發生瓦斯爆炸事故往往就是以上原因相互作用所導致的。

1)瓦斯積聚的存在

煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多,但主要有通風系統不合理和局部通風管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如200534起特大瓦斯爆炸事故中,有22起主要是因通風系統不合理,存在風流短路、多次串聯和循環風,造成供風地點風量不足而引起瓦斯積聚;有9起主要是因局部通風機安裝位置不當,風筒未延伸到供風點或脫落引起供風點有效風量不足而造成瓦斯積聚;有2起事故主要是因停電停風而引起瓦斯積聚;有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。

2)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。但放炮和電器設備產生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如200534起特大瓦斯爆炸事故中,有16起是由放炮產生的火花引爆的;有15起事故是由電器設備及電源線電火花引爆的。

3)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。據統計,2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定,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,有自然發火礦井372處,占64%,有煤塵爆炸危險礦井427處,占73.6%

4)準備備不足、管理不落實

礦井安全裝備配置不足,“先抽后采,監測監控,以風定產”方針未得到完全落實。如2005年發生的41起特大瓦斯事故中,有的礦井沒有安裝瓦斯監控系統或運行不正常,有的礦井雖安裝了瓦斯監控系統,但因傳感器數量不足、安裝位置不對、線路存在故障、顯示器不顯示數據等問題,不能有效發揮其應有的作用。此外鄉鎮煤礦發生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統或抽放系統不能有效運行,監控系統也不能有效發揮作用。如內蒙古烏海市烏達區巴音賽煤焦有限責任公司某礦井雖安裝了瓦斯監控系統,但在其實際開采區域卻并沒有瓦斯傳感器,造成了特大瓦斯事故的發生,死亡16人。

5)管理水平低

許多事故分析發現,違章操作或管理不當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起到了舉足輕重的作用。

(6) 企業技術管理薄弱

一些煤礦企業由于采煤方法落后,礦井采掘布置不合理,通風系統不完善,此外,作業規程編制不符合實際,針對性不強,給安全生產帶來了嚴重隱患。

二、控制瓦斯爆炸事故的技術措施

瓦斯爆炸事故的防治可分為預防爆炸和抑制爆炸。預防爆炸主要有:優化通風網絡及通風系統,防治瓦斯積聚,進行瓦斯抽放,加強瓦斯濃度和火源監測,防止點火源的出現等;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,從而減少人員傷亡和災害事故所造成的損失。

1.瓦斯爆炸事故的預防措施

礦瓦斯抽放技術

①我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占礦井總數的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,同時也是開發利用瓦斯能源、保護大氣環境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發電,并取得了可觀的經濟效益和社會效益。

②為提高瓦斯抽放率,目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術,包括測斜、糾偏技術;提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術、排渣技術、造穴技術和封孔技術;開發新的瓦斯抽放技術及設備。

③瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區抽放等;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力鉆機及配套機具,如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監控系統和儀表等,大大提高了瓦斯抽放量和抽放率,使安全環境得到進一步改善。

④利用多分支羽狀適用技術,解決低滲煤層瓦斯治理問題,以提高抽采率。

⑤煤礦瓦斯治理也應該與煤層氣產業化緊密結合起來。

2)礦井瓦斯濃度及火源監測技術

礦井瓦斯濃度及火源的實時自動監測對于防止瓦斯爆炸非常重要,當發現瓦斯異常或有火源產生,立即采取措施可防止爆炸事故的發生。我國目前開發了KJ90KJ92KJ94KJ95KJ73KJ66等型號的礦井安全監控系統,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控系統,并具有如下功能:①礦井環境和工況參數實時監控;②主要通風機在線監測;③巷道火災實時監測;④礦井瓦斯抽放實時監測;⑤沖擊地壓實時監測;⑥煤與瓦斯突出實時監測;⑦煤層自然發火實時監測;⑧瓦斯爆炸或燃燒實時監測;⑨礦井電網監測等多種功能。監控系統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生。

3)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的防治措施,除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現,如放炮時檢測瓦斯濃度,采用風電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理,嚴格用火制度,消除引爆瓦斯的火源。

4)優化通風網絡及通風系統合理可靠的通風系統是防止瓦斯事故和控制災害擴大的重要措施,為此,瓦斯防治工程與采掘工程,必須同時設計,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,當瓦斯爆炸發生后,依靠預先設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,具有適應性強,安裝、拆卸和移動方便的特點。

2)自動式抑爆裝置。使用壓力或溫度傳感器,在爆炸發生時探測爆炸波,及時將預先放置的水、巖粉、N2CO2等噴灑到巷道中,從而達到抑制爆炸火焰傳播的目的。如ZGB-Y型自動隔爆裝置采用高壓氮氣引射消焰劑,能將爆炸限制在距爆源40-60m之內;YBW-1型無電源觸發式抑爆裝置,適合安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產氣式抑爆裝置采用實時產氣原理,當傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時,觸發氣體發生器快速產生的高壓氣體噴灑消焰劑,抑制火焰的傳播。

三、結束語

瓦斯爆炸事故的防治是煤礦安全工作的一個系統工程,除了完善可靠的安全裝備、合理可行的技術手段和采取有效的措施外,還應加強安全管理和安全監督,特別是重視員工安全意識的培養。只有把安全放在首位,認真落實瓦斯治理的“安全第一,預防為主,防治結合”方針,健全各項規章制度,合理加大安全投入,瓦斯爆炸事故及其它災害事故才能大幅度地減少,煤礦的安全狀況才能得到根本好轉,這樣的煤礦才具有更好的發展前景。

 

責任編輯:李靜

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