瓦斯爆炸的三个条件

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瓦斯爆炸的原因及防治措施

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，大多数

煤矿的重大事故都是由于瓦斯爆炸引起的。而在我国目前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％。预控、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，在提高每个管理干部和职工对瓦斯的认识，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。

一、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。

二、瓦斯爆炸的危害

矿井一旦发生瓦斯爆炸，就会造成一系列及其严重的危害，其危害主要表现在以

下几个方面：

1）爆炸产生高温。爆炸时产生的热量，使周围气体温度迅速升高，爆炸瞬间的

温度为1850℃—2650℃。这样的高温，会造成人员伤亡，并可能引起火灾，烧

毁设备、设施，损坏巷道；

2）爆炸产生高压气体和强大冲击波。由于爆炸时气体温度骤然升高，引起爆源

附近气体体积急速膨胀，气体压力突然增大，形成强大的高压冲击波。强大的冲

击波可使井下人员遭受伤亡，严重摧毁巷道支架、井下设施和设备，造成巷道顶

板冒落。此外，在爆炸冲击波的作用下，会使另外积存的瓦斯冲出，并能扬起大

量煤尘，从而造成瓦斯或煤尘的连续爆炸，使灾害扩大；

3）爆炸产生大量的有毒、有害气体。瓦斯爆炸要消耗大量氧气，同时伴生大量

的有害气体，其中主要是一氧化碳和二氧化碳。若有煤尘参与爆炸，产生的一氧

化碳气体会更多，造成的人员伤亡更严重。统计资料表明，瓦斯、煤尘爆炸事故

中死亡的人数，90%左右都是因为一氧化碳中毒、窒息死亡。可见，瓦斯是矿井

安全生产的最大威胁。分析瓦斯爆炸原因，制订防治对策，特别重要。

三、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，瓦斯爆炸下限会降低。

2引火温度

瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650℃～

750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。

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。

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。

四、瓦斯爆炸的原因分析

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、机电设备失爆、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。

1、瓦斯积聚

瓦斯积聚的原因是多方面的,主要有:

(1)对通风系统管理不严格,局部通风机随意停风造成瓦斯积聚。

(2)通风系统不合理，个别地点微风或无风，造成瓦斯积聚。

(3)在没有形成全负压通风的情况下,强行生产,不合理串联、角联等，造成巷道

无风、微风,形成瓦斯积聚。

(4)巷道贯通,新旧工作面接替时,通风系统不能及时调整导致部分巷道瓦斯积

聚。

(5)瓦斯检查员脱岗,不按规定检查瓦斯,使瓦斯积聚不能及时发现和处理,积聚

范围扩大造成瓦斯爆炸。

2、引爆火源

产生火源的因素主要是违章操作产生引爆火源。在引爆火源中出现最多的是放炮

火源,其次是电气火花、摩擦火花和电焊火花;还有煤炭自燃产生的火花，特别是

机电设备失爆是人们不可忽视的引爆根源。

3、间接原因

1)个别煤矿现场管理混乱,有章不循，干部违章指挥,违章作业。

2)“安全第一”的思想意识不强,领导干部主要忙于市场经营,放松对安全工作

的领导,有些干部工作不深入,井下现场管理不到位,尤其是技术管理和执行规章

不严格,对一些隐患存在侥幸心理。

3)安全投入少,导致安全隐患增加,矿井抗灾能力减弱。

4)许多煤矿在用工制度的管理上存在很大的问题,管理制度混乱,职工队伍不稳

定流动性大,安全培训比较困难,工人的素质低,安全意识弱,违章现象严重。

5)安全管理制度不够完善。

五、矿井瓦斯爆炸的防治措施

防治瓦斯爆炸，一方面必须从思想上提高每个干部员工对瓦斯爆炸及防治的认

识；另一方面加强瓦斯爆炸防治的技术措施的落实。

（一）提高认识

提高一个认识，就是要通过坚持不懈地学习、培训和安全教育，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。熟知瓦斯的物理形态、化学性质、

瓦斯引爆的三个条件。清楚各类瓦斯事故前后的征兆、特点和规律，掌握灾害预

防、事故抢险、矿山救护的基本知识和一般技能，增强安全意识和自主保安能力，

进而学会驾驭和驯服瓦斯。通过提高认识，确立正确的安全指导思想。正确处理

安全与生产的关系。坚持“以风定产”和“三不生产”政策，制定合理的开采强

度。安全与生产出现矛盾时，不冒险作业．不抢进度，在确保安全的前提下，组

织生产。

（二）技术措施

瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。

1、预防爆炸

预防爆炸主要有优化通风网络及通风系统、防止瓦斯积聚、进行瓦斯抽放、加强

瓦斯浓度和火源监测、防止点火源的出现等；

1）利用通风技术降低采区的瓦斯涌出量。要坚持通风优先的原则，局部通风的

管理重点是消灭无计划停电停风，把无计划停电停风作为事故管理。优化通风网

络及通风系统，防止瓦斯积聚，合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害

扩大的重要措施，瓦斯防治工程与采掘工程，必须同时设计，超前施工，同时投

入使用。每个掘进工作面必须有合理的进风和回风路线，避免形成串联通风，必

须实行“三专两闭锁一切换”来保证局扇的正常供风；在采煤过程中，采煤工作

面回风隅角是容易积聚瓦斯主要部位，应及时有效地处理该区域积聚的瓦斯，是

保证是否可以正常安全的进行回采工作的重要环节。处理的方法有：挡挂风障引

流法、风筒导风法、移动泵站抽放法、液压局通风机吹散法。

2）煤矿瓦斯抽放技术利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，

以提高抽采率。煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。我国国有煤

矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、

防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的

重要手段。

3）矿井瓦斯浓度监测技术。已经的在矿井瓦斯浓度及火源起到了非常重要的作

用，当发现瓦斯异常或有火源产生因素时，能够立即向我们发出警示，我们可以

尽快的采取用例的措施，可及时的防止爆炸事故发生。

矿井还可以利用束管管理技术，对容易产生瓦斯的部位进行束管监控，随时可以

抽取被监控地点的气体进行分析，来准确的掌控每个部位的瓦斯变化情况，可以

及时有效的采取措施进行处理。

4）井下火源防治。对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火

花、煤炭自燃等火源都有相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、

摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地出现，如放炮时检测瓦斯

浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火管理，严格防火制度，

消除引爆瓦斯的火源，要侧重检查人们在井下作业中，违章把火种带人井下、违

章用电、违章放炮、违章敲打矿灯等具有导致瓦斯爆炸事故的异常行为，要侧重

检查瓦斯抽放、通风管理、瓦斯监测、电气设备防爆等，并要做到改变其异常，

达到安全生产的客观要求，从而控制瓦斯爆炸事故的发生。

5）加快新技术的研究力度，实现瓦斯综合治理跨越式发展，加大“先抽后采”

力度，实现煤矿瓦斯治理的根本转变。积极实施“可保尽保、应抽尽抽、先抽后

采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略，依靠科技进步，实现采煤采气一体化、地

面与井下抽放一体化，瓦斯抽放和利用一体化。积极开展松软突出煤层水平长钻

孔打钻技术、低透气性煤层快速高效增透强化抽放技术、地面钻孔钻进固孔技术

等关键技术攻关研究。加快巷道瓦斯涌出特征、声发射监测技术、电磁辐射监测

技术等工作面非接触连续预测及预警技术研究进度，并将信号并入矿井安全监测

系统实现连续监测技术的创新性研究。通过工艺技术攻关研究，实现瓦斯综合治

理的技术突破。

6）优化通风系统，采用隔爆措施。合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制

灾害扩大的重要措施，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，须同时设计，超前施工，

同时投入使用。

2、抑制爆炸

抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤

亡和灾害事故所造成的损失。

矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设

置的装置可阻止爆炸传播，限制火焰传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆

装置。1）被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚。2)自动式抑

爆装置。使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置的

水、岩粉、2等喷洒到巷道中，达到抑制爆炸火焰传播的目的。

六、防止瓦斯爆炸事故扩大的措施

1）矿井通风系统应力求简单，无用的巷道和采空区及时封闭，在相通的进、回

风巷道间安设正反各两道风门，防止瓦斯爆炸时风流短路；

2）实行分区通风，各水平、各采区和各工作面都应有独立的进、回风系统；

3）主要通风机必须安装两套同等能力重要通风机和反风装置，井下主要风门要

安设反风设施，定期进行反风试验，发现问题及时解决，保证在处理灾害事故需

要反风时能灵活使用；

4）装有主要通风机和分区通风机的出风井口，必须安设防爆门，防止发生爆炸

时通风机遭到破坏；

5）在矿井两翼、相邻的采区、相邻的煤层之间设置水棚或岩粉棚，防止爆炸事

故范围扩大；

6）下井人员必须佩戴自救器，以便发生事故时进行自救、互救；

7）编制周密的矿井灾害预防和处理计划，并贯彻到每个职工中去，常备不懈，

一旦发生事故，即可及时处理，以防灾害发展和扩大。

五、总结

随着煤炭开采强度的加大,瓦斯涌出量增加,其治理除了加强抽放、加强通风、防

止瓦斯积聚外,要防止瓦斯爆炸,重点还应加强对着火源的控制,尤其是要研究防

止电气火花、摩擦火花产生的新技术、新设备。为保障煤矿的安全生产,必须重

视员工安全意识的培养，认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，坚持做到“先

抽后采、监测监控、以风定产”,依靠科学技术的进步,加强安全管理,提高职工

安全素质,才能从根本上防止瓦斯爆炸事故的发生。同时应大力提倡和支持煤层

气开采利用，通过技术引进和科研创新尽快建立完整先进的煤层气开采技术，将

瓦斯这这个杀手变成宝藏。