淮北矿业集团公司双龙公司通风区 安徽省淮北市 235000
摘要：我国高瓦斯矿井数量多，分布范围广，而瓦斯爆炸破坏性强、经济损失大、人员伤亡多，常常被称为煤矿安全生产中的“第一杀手”。本文分析了瓦斯爆炸发生的原因，提出了瓦斯爆炸的防治手段，为瓦斯爆炸的防治提供思路与方法。
关键词：煤矿安全；瓦斯爆炸；瓦斯防治
引言
瓦斯含量过高，会引发爆炸火灾等安全事故，当瓦斯突出严重时，在场的工作人员都在所难逃，所以治理瓦斯、预防瓦斯成为现场安全管理的重要事项。在开采过程中，相关人员可以控制地质结构变化或其他方面，以减少瓦斯产生量。在瓦斯含量和浓度逐渐增加时，相关人员需要做好瓦斯抽采工作，使瓦斯含量降低同时，得到合理应用。
1瓦斯爆炸的危害
1.1瓦斯爆炸会形成高温环境
瓦斯爆炸事故发生时会释放出巨大的热量，发生爆炸时的温度最高可达2000多摄氏度，如此高的温度会对人员的生命健康安全造成极大的威胁，造成人员伤亡，并会引发火灾，烧毁设备，设施，对巷道产生破坏。
1.2瓦斯爆炸会产生高压
瓦斯爆炸时释放出的热量会使井下温度迅速升高，引起爆炸源附近空气的体积在极短的时间内膨胀，压力迅速增大，从而产生能量很大的气体冲击波。冲击波在巷道内迅速传播并会对井下的设备设施造成危害，甚至对人员的生命健康产生威胁。
1.3瓦斯爆炸会在井下产生有害气体
瓦斯爆炸的本质是剧烈的燃烧反应，因此在这一过程中会消耗氧气，同时产生大量的一氧化碳和二氧化碳气体。而在井下发生瓦斯爆炸往往会有煤尘参与，使爆炸的威力更大，产生更多的一氧化碳气体。根据以往的统计数据，瓦斯爆炸事故中很大一部分人员的死亡均是由一氧化碳中毒、窒息造成的。
2瓦斯爆炸原因分析
2.1瓦斯爆炸的原理分析
瓦斯爆炸在本质上是一种剧烈的燃烧反应，这类反应的过程极为复杂，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质。瓦斯气体吸收足够的热量后，气体分子的链会立刻断裂，离解成多个游离基。游离基很活泼，条件适合时，游离基又可以继续分解，再形成多个游离基。这样一直反应下去游离基会越来越多，反应速率也越来越大，最终产生爆炸。
2.2发生瓦斯爆炸的条件
瓦斯气体中主要成分为甲烷，而甲烷与氧气发生反应的化学方程式为：CH4+2O2→CO2+2H2O，条件为点燃。由方程式可以看出瓦斯爆炸发生的条件为适合的氧气浓度、点火源、以及足够的瓦斯浓度。
（1）足够的瓦斯浓度。瓦斯爆炸的界限约为5%～16%。当瓦斯的浓度低于5%时，不会爆炸。当瓦斯浓度达到9.5%时，这时由于氧和甲烷气体完全反应，所以爆炸的威力最大。而当瓦斯浓度达到16%以上，瓦斯气体会失去其爆炸性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而当矿井通风系统出现问题而引起瓦斯积聚或发生突然的煤与瓦斯突出时，瓦斯浓度会在很短的时间内达到这一浓度范围。
（2）适合的氧气浓度。通过以往实验证明，瓦斯的爆炸界限会随着氧气浓度的降低而减小，在氧气浓度减少到12%以下时瓦斯气体会失去爆炸性。而在井下实际环境中，通过对巷道进行通风，矿井空气中氧气的浓度一般会在20%以上。因此，氧气浓度这一条件始终存在。
（3）点火源。在正常的大气环境下，瓦斯的引火温度为650℃～750℃，最小点燃能量为0.28mJ。煤矿井下引爆瓦斯的火源有爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花等。
3防治瓦斯爆炸的技术措施
3.1瓦斯抽放
提前对煤层中赋存的瓦斯气体进行抽采，不但可以降低作业时的瓦斯浓度，而且抽采出来的瓦斯气体还可以进行进一步的利用，比如作为汽车的燃料或者进行瓦斯发电。而瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等；抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。
3.2预防点火源的出现
在矿井生产中，要对整个生产过程有可能引发的点火源进行全面控制，对火源进行实时监控，形成有效的防治措施。通过建立相应的各种安全监控系统，采用检测传感器、报警仪等设备，形成煤矿井下瓦斯控制的安全监控系统，提前预防火源的出现并在火源出现后及时进行控制。
3.3优化通风系统
据统计，多起瓦斯爆炸事故是由于通风系统的设计不合理引起风流短路，造成供风地点所需风量不足，瓦斯大量积聚从而引起瓦斯爆炸事故。因此，优化通风系统，加强对通风系统的管理，贯彻“以风定产”的方针，是防治瓦斯爆炸必不可少的措施。
3.4采取抑爆措施
矿井抑爆措施是防治瓦斯爆炸的最后一种手段，目前通用的抑爆装置有两种。
（1）使用防爆水棚及防爆岩粉棚。在接近巷道顶板处设置一系列的台板，在台板之上放置一系列的岩粉棚或者水袋。当爆炸冲击波到达时，将台板冲垮，使岩粉和水及弥散在巷道中，吸收爆炸火焰产生的热量，抑制爆炸火焰的传播。
（2）自动式防爆棚。使用压力或温度传感器，在爆炸发生时提前检测爆炸冲击波的到来，及时将预先放置的水、岩粉、N2、CO2等喷洒到巷道中，从而达到自动、准确、可靠地扑灭爆炸火焰，防止爆炸蔓延的目的。
3.5提高企业管理水平
提高煤矿企业的管理水平是瓦斯防治工作的重中之重，加强对工作队伍，工作现场的管理，才能防患于未然，保证采掘工作的顺利进行。首先，要提高管理人员的意识。其次，建立一套完善的管理系统。同时要求员工学习相应的规章制度并予以施行，落实“安全第一，预防为主，综合治理”的国家安全生产方针。
4煤矿瓦斯爆炸防治对策
4.1区域瓦斯爆炸防治对策
在瓦斯防突中，相关人员首先要将这种防范意识灌输给工作人员，使现场所有人员都能重视瓦斯防突工作，使其能规范自身行为，严谨对待抽采或其他的处理工作，使瓦斯抽采效果显著。在防突过程中，相关人员要提升抽采含量，使瓦斯聚集量减少，在生产区域，相关人员还要实时监测空气中的瓦斯含量和压力，当含量过高或压力过大时，相关人员应注重这一现象，并及时采取防治措施，使煤层中不会发生瓦斯突出问题。在区域防突中，相关人员要确定瓦斯抽采孔的位置，要对钻孔大小进行合理设计，使瓦斯赋存量减少。在抽采前，相关人员还要检查煤层，确定其安全性和瓦斯含量后，再根据现实要求，钻孔抽采。注水措施也可以减少区域瓦斯含量，在实施这一措施时，相关人员要做好控制工作。
4.2局部瓦斯爆炸防治对策
局部煤层也会出现瓦斯含量过大问题，针对这种突出事件，相关人员还要制定局部防突对策，使局部区域的瓦斯赋存量降到最低。相关对策主要包括两种，其一从根源上消除瓦斯突出问题，使瓦斯产生或增加的影响因素得到控制和消除，如此瓦斯聚集量便会减少，其便不会构成安全隐患。相关人员需要疏松煤层，使其不会产生瓦斯，放炮振动、爆破松动及注水松动、加压松动等措施都可以达到目的，使瓦斯赋存量减少。其二当瓦斯无法完全消除时，相关人员应提高瓦斯的利用效率，抽采钻孔等措施应用较为广泛。其中抽采技术虽然有缺陷，但解决抽采时间的限制，提升其抽采效果，最终的瓦斯抽采量还是可以得到保证的，当瓦斯抽采量增加时，煤层中剩余的瓦斯量会减少，煤层瓦斯压力也会减少，最终瓦斯突出条件会消除。
结束语
一直到本世纪中期，煤炭依然会是我国使用的主要能源。由于煤矿井下采掘系统的复杂性，短期内不能实现智能采矿、无人采矿，瓦斯爆炸灾害仍然是我国煤矿安全生产过程中最主要的威胁，因此，提高煤矿瓦斯灾害的预防与控制措施，对促进我国煤炭工业安全的可持续发展具有十分重大的社会、经济意义和推广应用价值。
参考文献
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[4]王健，杜贤流.煤矿瓦斯爆炸原因分析与防治对策[J].煤炭工程，2006（09）.
论文作者:张超产
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/7
标签：瓦斯论文; 瓦斯爆炸论文; 浓度论文; 人员论文; 火源论文; 煤层论文; 井下论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;