矿井瓦斯、煤尘灾害救灾技术2-魏平儒

瓦斯爆炸及防治魏平儒2007年6月瓦斯爆炸及防治主要内容五、瓦斯爆炸事故实例分析

四、瓦斯爆炸事故的防治

三、瓦斯爆炸事故原因分析

二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素

一、瓦斯爆炸及其危害

一、瓦斯爆炸及其危害(一)概述

瓦斯爆炸是煤矿生产中最严重的灾害之一。我国最早关于煤矿瓦斯爆炸的文献记载见于山西省《高平县志》。1603年，山西省高平县唐安镇一煤矿发生瓦斯爆炸事故，文中描述瓦斯爆炸时的情形为：“火光满井，极为熏蒸，人急上之，身已焦烂而死，须臾雷震井中，火光上腾，高两丈余”。一、瓦斯爆炸及其危害

国外文献记载的最早瓦斯爆炸事故，是1675年发生于英国茅斯汀煤矿的瓦斯爆炸。

世界煤矿开采史上最大的伤亡事故，是1942年发生于辽宁本溪煤矿的瓦斯、煤尘爆炸，造成1549人死亡，146人受伤。一、瓦斯爆炸及其危害(二)瓦斯爆炸的化学反应过程

物质从一种状态迅速变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量的同时产生巨大声响的现象称为爆炸。

爆炸可以分为物理性爆炸和化学性爆炸，前者是由物理变化而引起的，物质因状态或压力发生突然变化而形成的爆炸现象称为物理性爆炸，例如祸炉爆炸、液化、气体超压爆炸等。物理性爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变。一、瓦斯爆炸及其危害化学性爆炸是由于物质发生迅速的化学反应、产生高温、高压而引起的爆炸。化学爆炸前后物质的性质和成分均发生了变化。矿井瓦斯爆炸属于化学性爆炸。根据爆炸传播速度可将瓦斯爆炸分为以下三类：爆燃——传播速度为每秒数十厘米至数米；爆炸——传播速度为每秒数十米至数百米；爆轰——传播速度超过声速，达每秒数千米。另外瓦斯燃烧，无明显的动力现象；

瓦斯爆炸的实质，就是一定数量的瓦斯与空气中的氧气进行剧烈化学反应的结果。在这个过程中能产生高温、高压、高速冲击波、巨大的冲击力和响声，可使沿途巷道支架和设备受到损坏，人员伤亡。瓦斯爆炸有十分严重的危害性和破坏性，为煤矿各种灾害之首。一、瓦斯爆炸及其危害一、瓦斯爆炸及其危害

最终的化学反应式为：CH4+2O2=CO2+2H2O+Q如果O2不足，反应的最终式为：CH4+O2=CO+H2+H2O+Q

由上式可知，1个体积的甲烷要同2个体积的氧气化合，当空气中氧气浓度为21％时，相当于2×(100/21)=9.52个体积的空气。所以，当空气中甲烷浓度为1/(1+9.52)×100％＝9.5％时，从理论上讲，爆炸最为猛烈。一、瓦斯爆炸及其危害矿井瓦斯爆炸是一种热—链反应过程(也称连锁反应)。当爆炸混合物吸收一定能量后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基(也称自由基)。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两个以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。一、瓦斯爆炸及其危害(三)瓦斯爆炸的产生与传播过程

爆炸性的混合气体与高温热源同时存在，就将发生瓦斯的初燃（初爆），初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压，并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下,他们就能均匀分布,形成新的爆炸混合体，使爆炸过程得以进行下去。一、瓦斯爆炸及其危害

爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区,于是产生反向冲击波，使已被破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和02，而火源又未消失，就可能发生第二次爆炸。此外，瓦斯涌出较大的矿井，如果在火源熄灭前，瓦斯浓度又达到爆炸浓度，也能发生再次爆炸。如辽源太信一井1751准备区掘进巷道复工排放瓦斯时，因明火引燃瓦斯,导致大巷内瓦斯爆炸，在救护队处理事故过程中和采区封闭后，6天内连续发生爆炸32次。

一、瓦斯爆炸及其危害(四)瓦斯爆炸的危害

瓦斯爆炸时会产生三个致命因素：高温、冲击波和有害气体。焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。从正常的燃烧速度(1—2.5m／s)到爆轰式传播速度(2500m／s)。焰面温度可高达2150—2650℃。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，烧坏设备，还可能点燃支架和煤尘，引起井下火灾和煤尘爆炸事故，扩大灾情。

一、瓦斯爆炸及其危害

冲击波锋面压力由几个大气压到20个大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100个大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。

反向冲击，连续爆炸

一、瓦斯爆炸及其危害

瓦斯爆炸后生成大量有害气体，某些煤矿分析爆炸后的气体成分：02为6％—l0％，N2为82％—88％，C02为4％—8％，CO为2％—4％。如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因。CO达到0.4%时，人就会中毒死亡；02减少到10%—12%时，人就会失去知觉窒息死亡。(一)瓦斯爆炸的条件瓦斯爆炸必须同时具备三个基本条件，缺一不可。1.空气中瓦斯浓度达到一定范围，一般5%～15%；2.要有温度为650～750℃的引爆火源，且存在的时间大于瓦斯的引火感应期；3.瓦斯与空气的混合气体中氧含量不低于12%。

预防瓦斯爆炸就是要破坏其中的一个条件，使三个条件不能同时满足。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素1.瓦斯浓度理论分析和试验研究表明：在正常的大气环境中,瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，这个浓度范围称瓦斯的爆炸界限，其最低浓度界限叫爆炸下限，其最高浓度界限叫爆炸上限，瓦斯在空气中的爆炸下限为5％—6％，上限为14％—16％。瓦斯浓度低于爆炸下限时，遇高温火源并不爆炸,只能在火焰外围形成稳定的燃烧层。浓度高于爆炸上限时，在该混合气体内不会爆炸，也不燃烧，如有新鲜空气供给时，可以在混合气体与空气的接触面上进行燃烧。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素

在正常空气中瓦斯浓度为9.5％时，化学反应最完全,产生的温度与压力也最大。瓦斯浓度7％—8％时最容易爆炸，这个浓度称最优爆炸浓度。瓦斯爆炸的界限二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素2.火源井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸,但主要火源是放炮和机电火花。随着煤矿机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐渐增多。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素3.氧气浓度

正常大气压和常温时，瓦斯爆炸浓度与氧浓度关系，如柯瓦德爆炸三角形所示。氧浓度降低时，爆炸下限变化不大(BE线)，爆炸上限则明显降低(CE线)。氧浓度低于12％时，混合气体就失去爆炸性。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素(二)瓦斯爆炸的主要影响因素影响瓦斯爆炸的因素很多、很复杂，主要有：1.可燃性气体的混入当瓦斯和空气的混合气体中混入可燃性气体时，由于这些气体(如氢、硫化氢、乙烷、一氧化碳等)本身具有爆炸性，不仅增加了爆炸气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸下限降低。从而扩大了瓦斯爆炸的界限。因此，井下发生火灾或产生有其他可燃性气体时，即使平时瓦斯涌出量不大的矿井，也可能发生瓦斯爆炸，应特别引起注意。

二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素多种可燃气体同时存在的混合气体的爆炸界限，可由下式求出：

N＝100／(C1／N1十C2／N2十…十Cn／Nn)N—多种可燃气体同时存在时的混合气体爆炸上限或下限，％；C1、C2、…Cn—分别为各可燃气体占可燃气体总的体积百分比，%;C1十C2十…十Cn＝100％N1、N2、

…Nn—分别为各可燃气体的爆炸上限或下限，％。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素2.爆炸性煤尘的混入如果混入有爆炸性煤尘时，由于煤尘本身遇到300~400℃的火源能够放出可燃性气体，因此能使瓦斯爆炸下限降低。当空气中煤尘含量为5g/m3时，瓦斯爆炸下限降到3%；煤尘含量为8g/m3时，瓦斯爆炸下限降到2.5%。可见，作好防尘工作对防止瓦斯爆炸有着十分重要的意义。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素3.惰性气体的混入

当混入惰性气体(如二氧化碳、氮气等)时，将使氧气浓度减少，降低瓦斯爆炸危险性。如每加入1%的氮气，瓦斯爆炸下限就提高0.017%、上限降低0.54%;每加入1%的二氧化碳，瓦斯爆炸下限就提高0.0033%、上限降低0.26%。二氧化碳还能降低瓦斯爆炸压力和延迟爆炸时间。当二氧化碳增加到25.5%时，无论瓦斯浓度有多大，都不会发生爆炸。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素4.混合气体初始温度(即爆炸前混合气体温度)

试验表明，初始温度越高，瓦斯爆炸界限就越大。当初始温度为20℃时，瓦斯爆炸界限为6.0%～13.4%;初始温度为700℃时，爆炸界限为3.25%～18.75%。因此，井下发生火灾或爆炸时，高温会使原来并未达到爆炸浓度的瓦斯发生爆炸，这一点在救灾时应特别注意。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素5.瓦斯浓度与引火温度

不同的瓦斯浓度，所需的引火温度(引起爆炸的最低温度)也不同。一般说来，当瓦斯浓度为7%～8%时，其引火温度最低，就是说，瓦斯最容易引爆的浓度是7%～8%；高于或低于这个浓度，所需引火温度都较高。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素6.混合气体的压力

压力越大，所需引火温度越低。当混合气体瞬间被压缩到原来体积的1/20时，由于混合气体被压缩而自身产生的热量就能使其自行爆炸。煤矿生产中的放炮作业，能造成很大的气体压力，从而大大降低了引火温度，就比较容易发生瓦斯爆炸事故。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素7.瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量

瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量决定于空气中的瓦斯浓度，初压和火源的能量及其放出强度和作用时间。瓦斯—空气混合气体的最低点燃温度，绝热压缩时565℃，其他情况时650℃。最低点燃能量为0.28mJ。煤矿井下的明火、煤炭自燃、电弧(平均4000℃)、电火花、赤热的金属表面以及撞击和摩擦火花，都能点燃瓦斯。二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素

此外，采空区内砂岩悬顶冒落时产生的碰撞火花，也能引起瓦斯的燃烧或爆炸。原苏联的研究认为，岩石脆性破裂时，它的裂隙内可以产生高压电场(达108V／cm)，电场内电荷流动，也能导致瓦斯燃烧。

二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素8.瓦斯的引火感应期(延迟性)

瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象叫引火延迟性，间隔的这段时间称感应期。感应期的长短与瓦斯的浓度、火源温度和火源性质有关，而且瓦斯燃烧的感应期总是小于爆炸的感应期。火源温度升高，感应期迅速下降，瓦斯浓度增加，感应期略有增加。

二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素二、瓦斯爆炸条件及主要影响因素瓦斯爆炸的感应期，对煤矿安全生产意义很大。在井下高温热源是不可避免的，但关键是控制其存在时间在感应期内。例如，使用安全炸药爆炸时，其初温能达到2000度左右，但高温存在时间只有10-6~10-7s，都小于瓦斯的爆炸感应期，所以不会引起瓦斯爆炸。如果炸药质量不合格，炮泥充填不紧或放炮操作不当，就会延长高温存在时间，一旦时间超过感应期，就能发生瓦斯燃烧或爆炸事故。为了安全，井下电气设备必须采用安全火花型或隔爆型，将电火花存在的时间控制在10-2~10-6s内，电弧存在时间在10-4~1s

内。设巷道面积8m2，正常通风时供风量为200m3/min,则工作面绝对瓦斯涌出量为1m3/min。设距工作面10m范围内的瓦斯涌出量占总涌出量的50%，如果工作面停风，该区域达到5%的瓦斯爆炸下限，只要8分钟（8×10×5%/（1×50%）=8）。三、瓦斯爆炸事故原因分析(一)瓦斯积聚瓦斯积聚是指体积超过0.5m3的空间瓦斯浓度超过2%的现象。局部地点的瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根源，具体有以下几个方面。1.通风系统不合理供风距离过长、通风线路不畅通、采掘工作面过于集中、工作面瓦斯涌出量过大而又没有采取抽放措施等，都容易造成工作面风量不足。采掘工作面串联通风而没有监控措施，不稳定分支的风流无计划流动，角联分支受自然风压和其他风路风阻的影响风流的不稳定，都会造成瓦斯超限。每个矿井、采区和采煤工作面都必须具有完善的通风系统合理的通风方式可靠的通风设施足够的风量高效的主要通风机以及相应的通风设施三、瓦斯爆炸事故原因分析2.采煤工作面上隅角

采煤工作面容易发生瓦斯爆炸的地点为工作面的上隅角。因为采空区内集存高浓度瓦斯，上隅角又往往是采空区漏风的出口,漏风将高浓度瓦斯带出；工作面出口风流直角转弯，上隅角形成涡流后，瓦斯不容易被风流带定，所以容易积聚瓦斯，达到爆炸浓度。上隅角附近常设置回柱绞车等机电设备；工作面上出口附近的煤帮在集中应力作用下，变的比较疏松，自由面增多，放炮时容易发生虚炮，产生火源的机会多。三、瓦斯爆炸事故原因分析3.采煤机工作时切割机构附近

采煤工作面另一容易发生爆炸事故的地点，是采煤机工作时切割机构附近。截槽内、截盘附近和机壳与工作面煤壁之间，瓦斯涌出量大，通风不好，容易积聚瓦斯。据英国一个综采工作面测定，截槽内瓦斯浓度有时高达75%，采煤机机械电气设备防爆性能不好，截齿与坚硬夹石(如黄铁矿)摩擦火花，是点燃瓦斯的火源。三、瓦斯爆炸事故原因分析4.掘进工作面掘进工作面较易发生瓦斯爆炸的原因，一方面是这些地点采用局部通风机通风，如果局部通风机停止运转、风筒末端距工作面较远、风筒漏风太大或局部通风机供风能力不够，以致风量不足或风速过低，瓦斯容易积聚。另一方面，供给局部通风机的全风压风量不足，造成局部通风机发生循环风，或局部通风机安装位置距回风口太近造成循环风，也会引起掘进面瓦斯超限。放炮、掘进机械、局部通风机、电钻等的操作管理如不符合规定，则容易产生高温火源。三、瓦斯爆炸事故原因分析5.通风设施的非正常状态风门的开与关，风量减少6.恢复通风、巷道贯通估算瓦斯量、排瓦斯方法、速度、排放时间7.气压变化或冒顶采空区和盲巷8.地质构造带瓦斯喷出、突出，防爆重点是停电、撤人9.冒落空洞、采区煤仓10.低瓦斯矿井爆炸事故有可能比高瓦斯矿井严重11.管理上疏忽和人为违反安全规程，缺乏纪律和责任感。三、瓦斯爆炸事故原因分析12.小煤矿①独眼井开采，没有形成通风系统；②未安装主扇，依靠自然通风；③局扇代替主扇，井下风量过小；④回风井兼作提升,漏风严重,通风机不能发挥作用;⑤矿井或掘进面停工停风；⑥井下通风系统混乱，串联通风严重；⑦掘进面无局部通风机或一台通风机多头通风；⑧没有瓦斯检查、检测制度或制度不完善，缺乏瓦斯检查仪器或仪器太旧、不准⑨无专门的安全技术人员或其素质太低。瓦斯排放的有关问题

瓦斯排放是指独头巷道停风后恢复通风或封闭巷道启封时排出巷道内的瓦斯。有密闭墙的瓦斯排放（必须有救护队）只有隔离栅栏独头巷道的瓦斯排放（通风队）1.瓦斯排放的基本要求（1）查明瓦斯积聚的原因；停风、火灾、异常涌出（2）估算积聚的瓦斯量；测量法：进人、埋管测平均浓度，再乘以体积计算法：绝对涌出量乘以停风密闭的时间

（3）制定排放瓦斯的措施；包括：明确恢复通风的巷道或区域；瓦斯积聚原因的叙述；瓦斯量的估算；排放的方法、路线图和排放影响的停电区域；瓦斯检测的地点和方法；防止无关人员进入排放区域的站岗人员及地点；主要仪器设备调配；排放工作步骤及排放的组织、指挥和各方面的责任人。关键岗位和负责人必须明确到人。（4）排放瓦斯工作中的三个坚持。坚持停电，坚持撤人，坚持限量。2.排放区域内瓦斯量和瓦斯浓度的估算设停风巷道内的体积为V(m3),巷道四周瓦斯涌出速率为R(m3/min),停风前巷道瓦斯浓度为C0(%)，停风时间为t(min),则：停风开始时的瓦斯量为Q0=VC0，m3停风期间涌出的瓦斯量为QtY=R

t，m3（1）开口巷道，漏出的瓦斯量m3

停风tmin后，巷道内的瓦斯量为Qt=Q0+QtY-QtL,m3巷道中的平均瓦斯浓度为Ct=Qt/V（2）巷道密闭，密闭区瓦斯压力增加，涌出量等于漏风量时，tmin后漏出的瓦斯量为

停风tmin后，巷道内的瓦斯量为Qt=Q0+QtY-QtL,m3巷道中的平均瓦斯浓度为Ct=Qt/V3.瓦斯排放时间的估算设排放瓦斯所需的全风压风量Q(m3/min),风流中瓦斯浓度为C0(%)。排放时回风流中允许的瓦斯浓度为QH(%)，排放结束后巷道中允许的瓦斯浓度为C1(%)，则排放所需的时间为

min通常情况下C1为1%，CH为1.5%，C0为0。m34.排放方法（1）分段排放法（2）卸流排放法（三通）（3）扎风筒限流排放法（4）挡风机限流排放法三、瓦斯爆炸事故原因分析(二)瓦斯爆炸的点火源引起瓦斯爆炸的火源撞击、摩擦火花明火放炮火花电火花照明、机械设备、电器设备的管理不善、操作不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电缆明头、开关失爆等产生的电火花。

主要是炮泥填装不满、最小抵抗线不够、放明炮、放糊炮、接线不良、炸药不符合要求等引起火花。机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石摩擦、坚硬顶板冒落撞击、金属表面之间摩擦等等产生的火花。

煤炭自然发火及火区、井下焊接、吸烟等四、瓦斯爆炸事故的防治由瓦斯爆炸的条件可知，预防瓦斯爆炸的措施，就是防止瓦斯的积聚和杜绝或限制高温热源的出现。(一)防止瓦斯积聚的技术措施1.加强通风有效地通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效方法。瓦斯矿井必须做到通风系统合理、通风构筑物可靠、风流稳定，有足够的风量和风速，避免串联风、避免循环风。掘进面不允许扩散通风，局部通风风筒末端要靠近工作面，放炮时间内也不能中断通风，向瓦斯积聚地点加大风量和提高风速，等等。四、瓦斯爆炸事故的防治1.43倍的风量四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治30~50m30~50m四、瓦斯爆炸事故的防治可控循环通风刚性风筒柔性风筒柔性风筒四、瓦斯爆炸事故的防治高瓦斯矿井，为防止局部通风机停风造成的危险，必须使用“三专两闭锁”。风机无人管，谁想开就开，想关就关

要及时检查风筒连接件的状态

工作面无风，岂能检修掘进机及时检查局扇运转状态四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治2.及时处理局部积存的瓦斯

生产中容易积存瓦斯的地点有：采煤工作面上隅角，独头掘进工作面的巷道隅角，顶板冒落的空洞内，低风速巷道的顶板附近，停风的盲巷中，综放工作面放煤口及采空区边界处，以及采掘机械切割部分周围，等等。及时处理局部积存的瓦斯，是矿井日常瓦斯管理的重要内容，也是预防瓦斯爆炸事故，搞好安全生产的关键工作。

四、瓦斯爆炸事故的防治1)采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理①迫使一部分风流流经上隅角(多用于瓦斯涌出量不大，2~3m3/min)四、瓦斯爆炸事故的防治②全负压引排法(无自然危险、两区段间无煤柱)四、瓦斯爆炸事故的防治③铁管（风压小时可加引射器或抽放）四、瓦斯爆炸事故的防治④Y型或W型通风系统用液压泵压风排除瓦斯四、瓦斯爆炸事故的防治⑤脉动通风技术的应用脉动通风技术就是利用风流的紊流扩散系数与风流脉动特性相关的理论，研制的一套技术可靠、经济合理且实用的脉动风机。在正常通风风流中叠加脉动风流，从而增加风流的紊流扩散系数、提高风流驱散局部积聚瓦斯的能力，从根本上解决回采工作面上隅角瓦斯积聚问题。针对脉动通风机运行环境的特殊安全要求。在其动力方面采用液压作为动力源。在叶轮材质方面，选用具有抗静电和阻燃性能的高强度工程塑料。脉动风流的产生是因为风机体旋转。在风机体周围获得脉动风流。四、瓦斯爆炸事故的防治

其工作原理为：由乳化液泵来的乳化液经过手动阀后，分成二路，分别经过减压阀供给叶片旋转马达和机体旋转马达。液压叶片旋转马达带动通风机叶片旋转，产生定常射流；同时风机体旋转,在其周围转化成环绕脉动风流。脉动风流的风量和脉动频率可通过液压控制阀组实现无级调节。脉动通风机由中国矿业大学研制生产。四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治⑥抽出式无火花风机的应用

技术原理：当用无火花风机排放上隅角积聚瓦斯时，需对风筒内瓦斯浓度进行实时监测，自动控制调节“掺新”风量，在保证安全的前提下，实现最大的排放功率。

四、瓦斯爆炸事故的防治

该系统可以达到对回采工作面上隅角积聚瓦斯的安全、可靠、高效自动快速排放，完全满足《煤矿安全规程》和有关规定，其主要技术指标如下：控制风简内瓦斯浓度2.5%~2.8%电机输入电源电压380v控制箱传感器最大挂接数4瓦斯监测浓度范围0~4%防爆形式dibⅠ(150℃)该产品由煤炭科学研究总院重庆分院研制生产。四、瓦斯爆炸事故的防治⑦GSF型高压水射流风机四、瓦斯爆炸事故的防治⑧小型液压风扇处理上隅角瓦斯四、瓦斯爆炸事故的防治2)综采工作面瓦斯积聚的处理

综采工作面由于产量高，进度快，不但瓦斯涌出量大，而且容易发生回风流中瓦斯超限和机组附近瓦斯积聚。处理高瓦斯矿井综采工作面的瓦斯涌出和积聚，已成为提高工作面产量的重要任务之一。目前采用的措施有：①加大工作面风量

有的工作面风量达1500~2000m3/min,这就要求扩大断面与控顶宽度，改变工作面通风系统，增加风量。四、瓦斯爆炸事故的防治②防止采煤机附近的瓦斯积聚增加工作面风速或采煤机附近风速。国外有些研究人员认为，只要采取有效的防尘措施，工作面最大允许风速可提高到6m／s。工作面风速不能防止采煤机附近瓦斯积聚时，应采用小型局部通风机或风、水引射器加大机器附近的风速。采用下行风防止采煤机附近瓦斯积聚更容易。

四、瓦斯爆炸事故的防治③综放面沿顶瓦斯排放巷排放了采空区高浓度瓦斯，改变了漏风方向和瓦斯流动方向，但注意控制排放巷的排风量，杜绝一切火源。四、瓦斯爆炸事故的防治3)掘进工作面瓦斯积聚的处理①尽量采用双巷掘进，及时构成全风压通风，提供足够风量；②巷道顶部冒落空洞和裂隙发育瓦斯涌出较大地点的处理：充填法引风法风筒分支排放法黄泥抹缝法瓦斯抽放法（不经济，不得已）四、瓦斯爆炸事故的防治③顶板附近瓦斯层状积聚的处理如果瓦斯涌出量较大，风速较低(小于0.5m／s)，在巷道顶板附近就容易形成瓦斯层状积聚。层厚由几厘米到几十厘米，层长由几米到几十米。层内的瓦斯浓度由下向上逐渐增大。据统计英国和德国瓦斯燃烧事故的2／3发生在顶板瓦斯层状积聚的地点。预防和处理瓦斯层状积聚的方法有：加大巷道的平均风速，使瓦斯与空气充分地紊流混合。一般认为，防止瓦斯层状积聚的平均风速不得低于0.5—1m／s。

四、瓦斯爆炸事故的防治加大顶板附近的风速。如在顶梁下面加导风板将风流引向顶板附近；或沿顶板铺设风筒，每隔一段距离接一短管；或铺设接有短管的压气管，将积聚的瓦斯吹散；在集中瓦斯源附近装设引射器。将瓦斯源封闭隔绝。如果集中瓦斯源的涌出量不大时，可采用木板和粘土将其填实隔绝，或注入砂浆等凝固材料，堵塞较大的裂隙。四、瓦斯爆炸事故的防治4)通风异常或瓦斯涌出异常时期应特别注意的事项①煤与瓦斯突出（停电、撤人、警戒，杜绝火源）②抽放瓦斯系统故障（加强检测，增加风量）③排瓦斯（可能超限，制定方案）④地面大气压力急剧下降（加强检测，增加风量）⑤工作面接近采空区或基本顶来压时（规律）⑥冒顶、片帮、大面积落煤（控制放炮和采煤时间）⑦巷道贯通、改变通风系统（方案）四、瓦斯爆炸事故的防治(二)防止瓦斯点燃的技术措施

防止出现引爆火源的原则是，禁止一切非生产火源;对生产中可能产生的火源要严格管理和控制：1.防止出现明火按照《规程》规定，禁止在井口房、主要通风机房和瓦斯泵站周围20m内使用明火、吸烟；严禁携带烟草及点火器具入井；井下禁止使用电炉；需要在井下施焊时，要遵守《规程》规定，严格审批手续;防止煤炭自燃；加强火区管理防止复燃等。四、瓦斯爆炸事故的防治2.防止出现电火花

瓦斯矿井必须采用安全型、防爆型和安全火花型的电器设备；井口和井下电器设备必须设有防雷电和防短路保护装置；所有电缆接头不准有“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头；不准带电作业；严禁在井下拆开、敲打、撞击矿灯的灯头和灯盖等。四、瓦斯爆炸事故的防治3.防止出现炮火

不准使用变质或不合格的炸药，有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井必须使用与该矿井瓦斯等级相适应的安全炸药；禁止放明炮、糊炮；禁止使用明接头或裸露的放炮母线，雷管脚线、母线与放炮器的联结要牢固；要使用水炮泥，炮眼封泥要装满填实；打眼、装药、放炮部必须符合《规程》要求。四、瓦斯爆炸事故的防治4.防止出现其他火源

在移动机械设备过程中要轻搬轻运，防止摩擦、撞击出现火花；割煤机必须设内外喷雾装置，割煤过程中要喷雾晒水，防止截齿与夹石产生摩擦火花；采取针对性安全措施，防止金属、岩石等坚硬物体从高处落下，以防产生撞击火花等。四、瓦斯爆炸事故的防治(三)加强瓦斯的检查与检测1.落实通风和瓦斯检查制度1)建全机构，完善制度各矿、井都要有适应通风瓦斯管理要求的组织机构和一支专业队伍，配足瓦斯检查人员；还必须建立一套较完善的瓦斯检查与管理制度及相应的奖惩规定，并认真执行;四、瓦斯爆炸事故的防治2).强化现场瓦斯检查防止和及时发现、处理局部瓦斯积聚，严禁超限作业；

3).严格执行《规程》有关瓦斯检查与管理规定如：区域巡回检查瓦斯和检查次数的规定；控制各处风流瓦斯浓度及超限时必须采取相应措施的规定；停电检修或临时停工停风必须采取排放瓦斯措施的规定；“一炮三检”、“三人连锁放炮”和巷道贯通以及盲巷管理的规定等都必须严格遵守。四、瓦斯爆炸事故的防治4).建立安全监测机构

按规定安设瓦斯检测报警断电装置，并及时检查维护，保证灵敏可靠和正常运行。2.为防止瓦斯爆炸，对瓦检员的要求大量事实表明，几乎所有瓦斯爆炸事故都与瓦检员的违章、违纪和未能采取有效措施有直接关系。为此，要求瓦检员必须做到：1)遵章守纪，不准空、漏、假检；在井下指定地点交接班；严格执行《规程》关于巡回检查和检查次数的规定。四、瓦斯爆炸事故的防治定期检查瓦斯浓度，并记在牌板上仅这次忘记测了!?瓦检员要逐日登记瓦斯检测情况四、瓦斯爆炸事故的防治2)十分清楚的了解和掌握分工区域内各处瓦斯涌出状况和变化规律。3)对分工区域瓦斯涌出较大、变化异常的重点部位和地点，必须加强检查，密切注视。对可能出现的隐患和险情，要有超前预防意识。四、瓦斯爆炸事故的防治4)要能及时发现瓦斯积聚、超限等不安全隐患，除立即主动采取针对性有效措施进行妥善处理外，要通知周围作业人员和向区(队)长、地面调度汇报。5)对任何违犯《规程》关于通风、防尘、放炮等有关规定的违章指挥、违章作业的任何人，都要敢于坚决抵制和制止。四、瓦斯爆炸事故的防治(四)防治瓦斯爆炸事故扩大的措施

万一发生爆炸，应使灾害波及范围局限在尽可能小的区域内，以减少损失，为此应该：1.编制周密的预防和处理瓦斯爆炸事故计划,并对有关人员贯彻这个计划。2.实行分区通风。各水平、各采区都必须布置单独的回风道,采掘工作面都应采用独立通风。这样一条通风系统的破坏将不致影响其他区域。四、瓦斯爆炸事故的防治3.通风系统力求简单。应保证当发生瓦斯爆炸时入风流与回风流不会发生短路。4.装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门或防爆井盖，防止爆炸波冲毁通风机，影响救灾与恢复通风。

5.具体的隔爆措施自动喷雾被动式隔爆棚自动式隔爆棚四、瓦斯爆炸事故的防治1)隔爆水幕隔爆水幕由许多排水幕组成，每排水幕由数个排嘴组成，排间距一般为2~3.5米，整个水幕的长度不应小于200米。总耗水量根据巷道断面积确定，小于5m2时为500升／分；5~10m2之间时700~800升／分；大于10m2时为1000升/分以上。

四、瓦斯爆炸事故的防治2)被动式隔爆棚（岩粉棚、水棚）主要隔爆棚设置地点：①矿井两翼与井筒相连通的主要运输大巷和回风大巷；②相邻采区之间的集中运输巷道和回风巷道；③相邻煤层之间的运输石门和回风石门。辅助隔爆棚设置地点：①采区工作面进风、回风巷道；②采区内的煤层掘进巷道；③采用独立通风，并有煤尘爆炸危险的其它巷道。四、瓦斯爆炸事故的防治岩粉棚

是由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉，当发生煤尘爆炸事故时，火焰前的冲击波将台板震倒，岩粉即弥漫于巷道中，火焰到达时，岩粉从燃烧的煤尘中吸收热量，使火焰传播速度迅速下降，直至熄灭。四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治岩粉棚的设置应遵守以下规定：①按巷道断面积计算，主要岩粉棚的岩粉量不得少于400㎏/m2，辅助岩粉棚不得少于200㎏/m2；②轻型岩粉棚的排间距1.0～2.0m，重型为1.2～3.0m；③岩粉棚的平台与侧帮立柱（或侧帮）的空隙不小于50mm，岩粉表面与顶梁(顶板)的空隙不小于100mm，岩粉板距轨面不小于1.8m；四、瓦斯爆炸事故的防治④岩粉棚距可能发生煤尘爆炸的地点不得小于60m，也不得大于300m；⑤岩粉板与台板及支撑板之间，严禁用钉固定，以利于煤尘爆炸时岩粉板有效的翻落；⑥岩粉棚上的岩粉每月至少检查和分析一次,当岩粉受潮变硬或可燃物含量超过20%时，应立即更换，岩粉量减少时应立即补充。四、瓦斯爆炸事故的防治水棚水棚包括水槽棚和水袋棚两种。水槽棚

水槽由改性聚氯乙烯制成呈倒梯形形状，外型为半透明的槽体。槽体质硬、易碎。井下一旦发生爆炸，爆风将水槽击碎或崩翻，水雾沿巷道方向形成一道屏障，起到阻隔、熄灭爆炸火焰，防止爆炸传播。因水的比热比岩粉大5倍，消焰效果好，半透明槽体能直接观察槽内水位，便于维护管理。四、瓦斯爆炸事故的防治①水槽规格目前推荐的有容量40L和80L两类共四种，②水槽在巷道内布置形式

水槽在巷道内布置按支承方式分三种方式：A．悬挂式水槽的整个边沿放置在框架内，框架嵌入巷道壁内，如图。

四、瓦斯爆炸事故的防治B．置放式水槽放在水槽托架上，如图四、瓦斯爆炸事故的防治C．混合式水槽由悬挂、置放两种形式组合而成，如图四、瓦斯爆炸事故的防治水袋棚

水袋棚是一种经济可行的辅助性隔爆措施，对水袋作为盛水容器的材料，必须能经受水的长期浸泡，材质不腐烂和机械强度不下降，且具有阻燃和抗静电性能。水袋棚的隔爆原理与水糟棚相同，我国已设计出GBSD型开口吊挂式水袋，容积可为30L、40L、60L三种。为了保证柔性开口水袋在爆风作用下容易脱勾，水容易全部倾出扩散成水雾，不存在兜水弊病，水袋外形呈圆弧形，通过四个金属吊环用挂勾吊挂。四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治水棚应遵守如下要求：①主要隔爆棚应采用水槽棚，水袋棚只能做为辅助隔爆棚；②应设置在巷道直线部分，且主要水棚用水量不小于400L/m2，辅助水棚不小于200L/m2；③相邻水棚中心距为1.2～3.0m，主要水棚总长度不小于30m，辅助水棚不小于20m；④首列水棚距工作面的距离，必须保持在60～200m范围内；⑤水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1m，其底部距轨面不小于1.8m；⑥水内如混入煤尘量超过5%时，应立即换水。四、瓦斯爆炸事故的防治KYG型快速移动式隔爆棚（400L/m2,200L/m2）

快速移动，使隔爆棚与工作面间的未保护段在有效隔爆范围内。它作为现有固定式安装隔爆水棚的补充措施，适合在需频繁移动的巷道中安装使用。四、瓦斯爆炸事故的防治KYG型快速移动式隔爆棚，主要由单轨、移动装置、水槽组合棚架和PGS—60型泡沫隔爆水槽组成，单轨和水槽架通过移动装置联接。四、瓦斯爆炸事故的防治XGS型隔爆棚

该隔爆棚由若干个“XGS型隔爆容器”组装而成。每个容器吊挂在1个倒“T”字架上，当瓦斯煤尘爆炸时，爆压作用使容器脱勾，容器中的水飞散形成水雾抑制带，扑灭爆炸火焰四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治3)自动抑爆技术ZYB-S自动产气式抑爆装置

当瓦斯或煤尘爆炸或着火时，火焰传感器接收到火焰信号，并传输到抑爆装置控制盒中，控制盒给出触发信号，实时气体发生器快速产生并迅速释放大量气体，高压气体经缓冲器调整后，在抑爆剂存储器中形成粉气混合物，最后经喷头射喷出形成抑爆粉雾，达到扑灭爆炸火焰阻止爆炸传播的目的。其抑爆原理如图所示。四、瓦斯爆炸事故的防治四、瓦斯爆炸事故的防治YBW-I型无电源触发式抑爆装置当HWD—I火焰传感器感受到火焰信号，可将其辐射能转化为电能，触发CQB传爆器，通过ST连接器触发相联的WDY喷洒器，形成水雾抑制带，扑灭爆炸火焰，控制爆炸的传播。四、瓦斯爆炸事故的防治五、瓦斯爆炸事故实例分析(一)郑州煤业集团大平煤矿“10.20”特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故2004年10月20日22时40分，河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司(简称郑煤集团公司)大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。五、瓦斯爆炸事故实例分析煤与瓦斯突出事故简况

2004年10月20日22时09分，21轨道下山岩石掘进工作面（距地表垂深612m）发生特大型延期性煤与瓦斯突出。经过初步的调查分析，这是一起特大型煤与瓦斯突出而引发的瓦斯爆炸。该矿局部通风设施管理混乱、应急处置不力、安全管理存在漏洞，是导致事故灾害扩大的重要原因。

五、瓦斯爆炸事故实例分析突出地点:21轨道下山岩石掘进工作面（标高-282m、距地表垂深602m）突出时间:2004年10月20日22时9分突出类型:特大型煤与瓦斯突出突出强度:突出煤岩量为1894t，瓦斯量约25万m322时09分12秒～22时12分26秒瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示22时31分31秒~22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m322时32分16秒~22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.五、瓦斯爆炸事故实例分析煤与瓦斯突出的原因：突出地点垂深达到了612m；地层垂直应力达到15MPa左右；煤层的瓦斯压力在2MPa以上；瓦斯放散初速度△P达31；煤质松软，f仅0.12；煤的破坏类型为IV、V类煤。五、瓦斯爆炸事故实例分析21轨道下山岩石掘进工作面地处矿井深部,放炮揭穿地质构造复杂的逆断层，该矿为高瓦斯矿井，对矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高没有引起足够重视。瓦斯地质预报工作不到位，没有及时预测到21岩石下山掘进工作面遇到的逆断层五、瓦斯爆炸事故实例分析瓦斯爆炸事故简况：

2004年10月20日22时40分，在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大巷内，架线电机车取电弓与架线的电火花引发瓦斯爆炸。

瓦斯爆炸波及范围:矿井西翼进风系统，13、15、11、21四个采区和矿井西翼回风系统。大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示五、瓦斯爆炸事故实例分析瓦斯爆炸的原因：

一是局部通风设施管理混乱，加大了煤与瓦斯突出后的瓦斯逆流，高浓度瓦斯进入西大巷新鲜风流，达到爆炸界限，遇到架线式电机车产生的火花，发生瓦斯爆炸。二是据瓦斯监控系统测定的数据，煤与瓦斯突出距瓦斯爆炸有３０分钟的间隔，这个期间的应急处置措施不力，对瓦斯波及区域实施停电措施

。

五、瓦斯爆炸事故实例分析三是该矿在安全管理上存在漏洞。技术管理、安全责任不落实，重生产轻安全。(二)陈家山矿瓦斯爆炸事故2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，随之安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出。四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、安子沟回风系统等，死亡166人，受伤45人。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又发生4次爆炸，没有再造成人员伤亡。五、瓦斯爆炸事故实例分析事故发生经过2004年11月23日10:20～10:30

415上隅角起爆松动顶煤，上隅角采空区发生瓦斯爆燃，83#～89#架后溜槽处发现明火，并有大量青烟。

2004年11月24日

79#～80#支架间有少量烟;决定只割煤不放顶煤,加快推进速度。五、瓦斯爆炸事故实例分析五、瓦斯爆炸事故实例分析2004年11月28日07时10分

井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出；事故死亡166人，受伤45人(见遇难人员分布图和爆炸传播图)。2004年12月2日

3:25、6:15、7:45、10:53相继发生4次爆炸，没有造成人员伤亡。

415面爆源点415运顺415回风巷415高位巷1号联络巷四总回四皮下四轨下415灌浆巷415工作面注水、注浆、注凝胶

24日16时起加快工作面的推进度,事故发生前推进27m。24日12时10分,上隅角再次爆燃。23日10时40分,上隅角放炮引起爆燃23日10时50分,85架附近发现明火。

24日12时14分53号尾梁着火,经洒水火灭。

工作面推进五、瓦斯爆炸事故实例分析事故教训1.在工作面上、下隅角爆破落顶极易引燃、引爆采空区瓦斯，建议严禁在上、下隅角爆破落顶。2.实现一矿一面集约化生产的矿井，生产、人员非常集中，发生事故造成重大伤亡。建议矿井实行安全合理集中生产。五、瓦斯爆炸事故实例分析3.专用排瓦斯巷是在通风、瓦斯抽放等措施全力实施前提下所采取的避免回风巷瓦斯超限的辅助措施，且易自燃煤层不得采用专用排瓦斯巷。专用排瓦斯巷分段掺入新风，降低瓦斯浓度至2.5%以内，但专用排瓦斯巷与采空区相联，未掺新风段瓦斯仍可能处于爆炸限内，致使专用排瓦斯巷成为重要危险源。巷道内尽管要求瓦斯浓度控制在2.5%以内，但实际上出现瓦斯浓度超限现象时有发生，控制难度较大，且一旦发生事故，2.5%以内的瓦斯在强点火能量条件下也可能引起爆炸，尤其在有油气和高浓度煤尘混入的条件下。应予以禁止。4．高瓦斯矿井放顶煤集约化生产的高可靠性安全保障技术不配套，不能满足高效集约化生产的要求。建议政府和企业加大科研投入研究新技术，建议高瓦斯突出矿井应根据自身条件选择合理的开拓布局和产能，切忌无条件追求高产高效和集约化开采。5．玻璃钢抽放管抗冲击能力不能抵抗爆炸波的冲击，致使爆炸时抽放管炸碎，管内大量高浓度瓦斯涌出，加剧了爆炸威力。建议尽可能不采用玻璃钢抽放管。五、瓦斯爆炸事故实例分析五、瓦斯爆炸事故实例分析6、采用预裂爆破措施有利于顶煤和顶板及时垮落，但作为煤、气、油共生的高瓦斯矿井应特别注意防治预裂爆破、特别是采空区附近预裂爆破诱发瓦斯与煤尘爆炸。建议进一步完善爆破设计并健全安全施工的监督体制。7、采煤工作面中部布置联络巷不利于通风系统稳定和瓦斯管理，建议予以禁止。8、矿井应实现安全监控与生产调度的联合开发，实现联网。9、应研究开发矿井应急救援系统的可视化、数字化平台。10、应加强提高矿井抽放瓦斯浓度的技术研究。11、应加强高瓦斯易自燃厚煤层开采及相关安全技术的研究。五、瓦斯爆炸事故实例分析(三)孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故2005年2月14日15时01分，辽宁省阜新矿业（集团）有限责任公司（以下简称阜矿集团公司）孙家湾煤矿海州立井发生一起特别重大瓦斯爆炸事故，造成214人死亡，30人受伤，直接经济损失4968.9万元。该事故为40年来最大的煤矿事故五、瓦斯爆炸事故实例分析五、瓦斯爆炸事故实例分析2005年2月14日15时03分，孙家湾煤矿调度室接到海州立井调度室汇报后，立即向矿总工程师等领导报告，并按照程序逐级进行了上报。当时判断可能在井下331采区发生了瓦斯爆炸事故。15时25分，矿调度室向局调度室汇报，请求救护队救援，同时向井下另一个采区即242采区发出紧急撤离人员的通知，并组织各区队做好抢险救灾准备，派人到井下调度室设置警戒，防止撤离人员误入灾区。接到事故报告，阜矿集团公司立即启动了重特大事故应急救援预案。五、瓦斯爆炸事故实例分析15时50分，阜矿集团公司救护大队接到事故通知后，立即调动5个救护小队赶赴事故矿井，随即又组织3个备班小队相继到达事故矿井。辽宁煤矿安全监察局矿山救援指挥中心共调动省内10个救护小队，先后在灾区救出伤员16名，发现遇难者197人，设置临时风墙4处。截止21日23时