矿井瓦斯爆炸防治措施研究
来源:用户上传
作者:王金来
摘 要：在煤矿事故频发的时代，瓦斯爆炸事故作为最严重的灾害引起了人们的高度重视。如何有效预防与控制煤矿瓦斯爆炸灾害是我国煤矿安全生产工作急需解决的迫切问题之一。本文旨在基于对矿井瓦斯爆炸发生的条件及原因进行分析的基础上，相应的提出见解并浅析防控技术及措施。
关键词：矿井瓦斯 爆炸条件 事故原因 防控措施
中图分类号：X948 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0051-02
在目前看来，对于矿井瓦斯爆炸事故的预防和控制仍然面临着巨大的挑战。在基于对瓦斯爆炸机理与灾害事故原因的研究基础上，进行针对性地防控措施研究，将会有助于促进矿井瓦斯爆炸防控水平的稳步发展。对于矿井瓦斯爆炸的防控工作的研究对国家进步来说意义重大。
1 瓦斯爆炸发生条件
对于瓦斯爆炸的本质来说，是瓦斯与空气的混合气体在一定的条件下发生的氧化反应，剧烈的热反应释放大量的能量和反应产物。矿井瓦斯爆炸伴随而来的是高温、冲击波和有害气体等相关灾害的发生。
瓦斯爆炸需要满足的基本条件：首先是瓦斯浓度在5%～16%的爆炸限度内;其次是其中的氧的浓度不低于12%;第三是要有可以引发爆炸的能量，高温火源的温度一般为650℃～750℃[1]。
（1）瓦斯的浓度。瓦斯爆炸的发生是在爆炸混合气体中，瓦斯的含量达到一定的占比。一般来说，瓦斯爆炸的爆炸限度为5%～16%。简单来说，如果混合气体中的瓦斯浓度低于5%，由于参加化学反应的瓦斯含量的不足，不足以为爆炸提供相应的能量，在反应的过程中只会发生燃烧现象，而不会发生剧烈的爆炸现象;瓦斯浓度在9.5%时发生的爆炸，发生的氧化反应最为彻底，相应的发生的事故危害也会是最具破坏力的;如果混合气体中的瓦斯浓度超过了16%，相对而言，此时满足瓦斯爆炸的氧气含量不能够满足化学反应的需求，只会有相应部分的瓦斯会发生反应，但并不会导致剧烈的爆炸发生[1]。
（2）足够的氧气含量。想要满足瓦斯爆炸能够持续发生，混合气体中所含有的氧气的浓度必须大于12%。在煤矿井下的实际环境中，除了少部分的封闭区域，为了满足必须的工作环境，避免人员出现缺氧窒息的情况，在相应的工作区域，按相应的规定，环境中的氧气含量不得低于20%。
（3）足够能量的高温点火源。作为引起爆炸所必需的点火源，对于瓦斯爆炸来说同样也要达到一定的标准。首先是点火源的温度不低于650°;其次是点火源所拥有的能量要大于0.28mJ;第三是点火源持续释放能量的时间要大于瓦斯爆炸的感应时间。在实际的工作环境中，明火、煤炭自燃、撞击火花、电火花等最有可能发生的现象，都能够满足以上条件。因此，在实际的井下工作中，要尽量避免一切可能会出现的打火现象。
2 瓦斯爆炸事故原因分析
一般来说，事故的发生往往不会由单一的原因所引起，煤矿瓦斯爆炸事故同样也是如此。在众多的事故致因中，往往有几项安全隐患发生时，事故就会引发。在矿井瓦斯爆炸事故中，能够引发事故的原因往往有以下几个方面。
（1）矿井环境中的瓦斯积聚。能够造成这一现象的原因有很多，一般来说是由于煤矿井下的通风出现问题。
（2）井下环境中的高温点火源。一般来说，在常见的煤矿井下环境中，常常出现的高温火源有爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。在众多火源中，尤其是放炮和电器设备产生的火花更为常见。
（3）煤矿的开采条件差。在实际的煤矿条件中，我国的煤矿中有多数的矿井属于高危行列，如高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出矿井等。因此，矿井下开采条件的制约是现实中需要面对的问题。
（4）矿井安全装备不足、相应的管理措施落实不彻底。在实际的矿井工作环境中，安全装备配置不足现象普遍存在，制定的安全方针不能得到完全落实。
（5）相关安全技术水平较差。在部分技术较为落后的煤矿中，往往会有一系列的由于技术水平达不到所导致的安全隐患，如采掘问题，通风问题，作业规范问题等。
（6）管理水平有待提高，安全意识有待加强。在众多的惨痛教训中，往往可以发现一个令人悲愤的现象。存在的安全隐患，由于管理水平的欠缺和安全意识的淡薄，最终会酿成悲剧的发生。因此，注重管理水平的提高和相关人员的安全意识培养在煤矿安全中十分重要，不容忽视。
3 防控瓦斯爆炸的技术及措施
首先，针对煤矿瓦斯爆炸事故原因，提出瓦斯爆炸防控措施。第一，对开采煤矿进行事先瓦斯含量预估及抽采;第二，对矿井进行实时监测监控，防止瓦斯积聚;第三，严格要求火源控制，加强排查;第四，注重培养相关人才，加强管理落实，提高管理水平。
其次，采取抑爆技术措施。目前国内外矿井瓦斯抑爆技术及抑爆材料的研究，主要集中在瓦斯抑爆装置技术、抑爆介质等[2]。
抑爆技术的主要原理是，通过抑爆材料在爆炸引发阶段抑制或终止爆炸过程中的氧化反应，从而达到将爆炸危害降到最低的目的。按照触发启动的不同工作原理，可以分为主动式抑爆技术和被动式抑爆技术[2]。简单来说，被动式抑爆技术是利用爆炸产生的冲击波将至于巷道中的抑爆材料，如岩粉棚、抑爆水槽、水棚等释放，使其作用于冲击波后的火焰锋面，达到抑爆效果。主动式抑爆技术是通过火焰传感器将爆炸产生的光信号转变为电信号，传送给控制器，由控制器判断发出指令，使释放装置在短时间内释放抑爆材料，形成抑爆介质空间屏障，达到抑爆效果。
抑爆介质的抑爆原理是发挥材料的特性，在瓦斯爆炸的反应过程中，作用于爆炸产生的沖击火焰，达到衰减甚至中断爆炸的目的。在众多专家所研究的抑爆材料中，常见的有惰气、水系材料、粉体和气溶胶、多孔材料等[2]。
4 结语
有效预防与控制煤矿瓦斯爆炸灾害一直以来都是我国煤矿安全生产工作急需解决的迫切问题。当前所做的研究在运用到实际生产中需要面对的复杂工况下的适用性以及经济成本问题等，仍需进一步研究。国内外相关专家致力于改变这一现象所付出的努力与取得的成果激励着我们，我们要始终致力于研究出最为合适有效的矿井瓦斯爆炸的防控技术与措施，为安全生产增加一份保障。
参考文献
[1] 彭英，健宁虎.煤矿瓦斯爆炸防控措施研究[J].山西大同大学学报：自然科学版，2018，34（5）：61-64，82.
[2] 罗振敏，苏彬，王涛，等.矿井瓦斯控爆技术及材料研究进展[J].中国安全生产科学技术，2019，15（2）：17-24.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15255854.htm
