瓦斯爆炸特性及其防治技術(shù)現(xiàn)狀

瓦斯爆炸特性及其防治技術(shù)現(xiàn)狀瓦斯爆炸特性及其防治技術(shù)現(xiàn)狀瓦斯爆炸特性及其防治技術(shù)現(xiàn)狀xxx公司瓦斯爆炸特性及其防治技術(shù)現(xiàn)狀文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度瓦斯爆炸特性及其防治技術(shù)現(xiàn)狀摘要瓦斯是煤礦特有的可燃、可爆性氣體，瓦斯爆炸歷來都是煤礦的主要災(zāi)害之一。近年來，瓦斯爆炸事件在煤礦頻發(fā)，嚴(yán)重危及了國家的安全生產(chǎn)，礦工的生命安全造成了極大的威脅。為防止瓦斯爆炸事故，必須很好的了解瓦斯爆炸的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律。本文分析了煤礦安全現(xiàn)狀、煤礦瓦斯爆炸特性、基本條件和主要危害方式,重點介紹了瓦斯爆炸的防治措施,說明瓦斯爆炸事故的防治是煤礦安全工作的一項系統(tǒng)工程,除了在技術(shù)上不斷提高外,安全制度的制定也必須作為安全工作的重點,只有這樣才能從根本上解決瓦斯爆炸事故。關(guān)鍵詞瓦斯爆炸爆炸特性防治技術(shù)1前言煤炭是我國最主要的能源，它占我國一次能源消耗構(gòu)成的75％~80％。在開采煤炭資源過程中會伴隨著多種災(zāi)害事故的發(fā)生，如瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息、火災(zāi)、透水、頂板冒落等。雖然我國在煤礦安全保證方面采取了許多措施，投入了大量的人力、物力，但隨著煤礦開采的機(jī)械化、自動化程度、產(chǎn)量的不段增加，煤礦事故呈現(xiàn)出事故數(shù)量下降，死亡人數(shù)下降，但特別重大事故一次性死亡人數(shù)略有增加的趨勢。其中瓦斯爆炸無疑是最嚴(yán)重的，它不光是造成的損失最大，發(fā)生的頻率也是最大的，根據(jù)每年國家煤監(jiān)局的事故統(tǒng)計來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯可稱為煤礦安全的最大威脅者。鑒于瓦斯爆炸事故對我國煤礦安全生產(chǎn)造成的嚴(yán)重威脅，無論從煤礦安全管理或從煤礦安全監(jiān)察角度看，都極有必要研究瓦斯爆炸事故的機(jī)理和特性，以便對瓦斯爆炸事故防治、瓦斯爆炸事故的技術(shù)勘察等工作，提供理論和技術(shù)上的指導(dǎo)和支持。2瓦斯爆炸特性及其危害瓦斯爆炸特性井下瓦斯是指從煤與圍巖中涌出的有毒有害氣體的總稱，主要有、、、、、、、、等氣體，其中為主要成分，瓦斯爆炸即指甲烷爆炸。瓦斯爆炸是瓦斯和空氣混合后，在一定的條件下遇高溫?zé)嵩窗l(fā)生的劇烈的連鎖反應(yīng)，并伴有高溫高壓的現(xiàn)象，在瓦斯爆炸過程中，火焰從火源占據(jù)的空間不斷地傳播到爆炸性混合氣體的整個空間。瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)式如下：（1）或 （2）應(yīng)該指出，瓦斯爆炸是一個復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，以上化學(xué)式所表示的只是其最終結(jié)果。許多研究工作證明，瓦斯爆炸是連鎖反應(yīng)（熱—鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）。當(dāng)爆炸性混合氣體吸收一定能量（熱能）后，反應(yīng)分子鏈斷裂，離解成兩個或兩個以上游離基（又稱自由基），游離基有進(jìn)一步分解，在產(chǎn)出兩個或兩個以上的游離基，這樣分解下去，游離基愈來愈多，化學(xué)反應(yīng)也愈來愈快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式氧化反應(yīng)。瓦斯爆炸必須具備三個條件：=1\*GB2⑴瓦斯的濃度處于爆炸范圍內(nèi)（在常溫常壓下，形成5%~15%積存）；=2\*GB2⑵氧濃度超過失爆氧濃度（在惰化下，氧濃度>12%,在惰化下，氧濃度>9%）；=3\*GB2⑶引火源的能量大于最小點燃能量（），溫度高于最低點燃溫度（595℃）且點燃時間長于感應(yīng)期。一般情況下，礦井內(nèi)氧濃度是滿足的，只要瓦斯積存和火源同時具備，就可能發(fā)生瓦斯爆炸。根據(jù)多年對煤礦瓦斯爆炸事故統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)瓦斯爆炸有如下一些特點：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(fā)生在采煤與掘進(jìn)工作面；③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大，破壞力極強(qiáng)；④多為火花引爆;⑤高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發(fā)生；⑥瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦；⑦基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故容易發(fā)生等。瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸時，最初著火（爆炸）產(chǎn)生以一定速度運行的火焰鋒面，其后面是具有高溫的混合氣體，同時產(chǎn)生壓力的沖擊，它們互相疊加形成壓力很高的沖擊波。爆炸時產(chǎn)生的高溫(可達(dá)1850℃-2650℃)不僅會燒傷職工、燒壞設(shè)備，還可能點燃木支架和煤壁，引起瓦斯連續(xù)多次爆炸、煤塵爆炸和井下火災(zāi)，從而加重災(zāi)害程度，擴(kuò)大災(zāi)害面積；爆炸產(chǎn)生的高壓可破壞巷道和設(shè)備；火焰鋒面和沖擊波不僅造成人員傷亡，還會移動和破壞電器設(shè)備、機(jī)械設(shè)備和支架，引起巷道頂板巖石冒落，垮塌的巖石及支架堆積物可能導(dǎo)致痛風(fēng)系統(tǒng)的破壞，并使救災(zāi)和救護(hù)傷員的措施大為復(fù)雜化。爆炸后產(chǎn)生的有害氣體(如CO達(dá)2%-4%),氧氣大量減少(僅為6%-10%),井下人員將因中毒、窒息而死亡。據(jù)統(tǒng)計，在瓦斯爆炸所造成的傷亡事故中，一氧化碳中毒者往往占有很大的比重。3瓦斯爆炸的防治技術(shù)措施瓦斯爆炸事故的防治可分為預(yù)防爆炸和抑制爆炸。預(yù)防爆炸主要有:優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進(jìn)行瓦斯抽放，加強(qiáng)瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測，防止點火源的出現(xiàn)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(nèi)，從而減少人員傷亡和災(zāi)害事故所造成的損失。瓦斯爆炸的預(yù)防措施⑴煤礦瓦斯抽放技術(shù)我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占礦井總數(shù)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(fā)利用瓦斯能源、保護(hù)大氣環(huán)境的重要手段。為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)，包括測斜、糾偏技術(shù)；提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進(jìn)能力更強(qiáng)的鉆機(jī)具；完善和提高擴(kuò)孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù)；開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)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(qiáng)力鉆機(jī)及配套機(jī)具，如MK型長鉆孔鉆機(jī)和ZSM順層強(qiáng)力鉆機(jī)等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全環(huán)境得到進(jìn)一步改善。并利用多分支羽狀適用技術(shù)，解決低滲煤層瓦斯治理問題，以提高抽采率。⑵礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪幢O(jiān)測技術(shù)礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶崟r自動監(jiān)測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當(dāng)發(fā)現(xiàn)瓦斯異常或有火源產(chǎn)生，立即采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。我國目前開發(fā)了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ66等型號的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，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(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)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(fā)生。⑶引爆火源的防止措施防止瓦斯引燃的原則是消除明火,控制熱源。=1\*GB3①防止明火。嚴(yán)禁攜帶引火物下井,嚴(yán)禁吸煙和用電爐取暖,加強(qiáng)火區(qū)管理,嚴(yán)禁明火和明電照明。=2\*GB3②防止電火花引燃瓦斯。電器設(shè)備的防爆性能良好,完善井下設(shè)備的“三大保護(hù)”,檢修電器設(shè)備不準(zhǔn)帶電作業(yè)。=3\*GB3③防止放炮引燃瓦斯。使用合格的煤礦許用炸藥和電雷管,按規(guī)定裝藥、放炮,禁止放線眼炮、糊炮,嚴(yán)禁明電放炮,嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”和“三人連鎖”放炮制度。=4\*GB3④防止摩擦火花、撞擊火花、靜電等引燃瓦斯。⑷優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)合理可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災(zāi)害擴(kuò)大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時設(shè)計，超前施工，同時投入使用。瓦斯爆炸的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(dāng)瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預(yù)先設(shè)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\*GB2⑴被動式隔爆技術(shù)被動式隔爆措施是利用壓力波超前于火焰面的特點，利用爆炸所產(chǎn)生的壓力擊碎水槽或使水袋脫鉤，使水槽或水袋中的水依靠壓力波形成水霧，當(dāng)隨后的火焰面到來時，撲滅火焰，防止火焰引爆后面瓦斯或煤塵，隔絕爆炸。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安裝方便，在我國得到了廣泛的使用，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(yīng)性強(qiáng)，安裝、拆卸和移動方便的特點。=2\*GB2⑵自動隔抑爆技術(shù)自動隔抑爆裝置是使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發(fā)生時探測爆炸波，及時將預(yù)先放置的水、巖粉、、等噴灑到巷道中，從而達(dá)到抑制爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康?。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(nèi)；ZYB-S型自動產(chǎn)氣式抑爆裝置采用實時產(chǎn)氣原理，當(dāng)傳感器接收到燃燒或爆炸火焰時，觸發(fā)氣體發(fā)生器快速產(chǎn)生的高壓氣體噴灑消焰劑，抑制火