煤尘爆炸事故分析与预防对策建议

煤尘爆炸事故分析与预防对策建议

煤矿在生产过程中，采掘装运作业均可产生大量煤尘。其中，采掘作业产生的煤尘量占80%，装运产生的煤尘量占20%。具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生特别重大煤尘爆炸事故的可能。其灾害程度可造成矿毁人亡，国内外煤矿曾多次发生煤尘爆炸事故。典型案例如下：

1906年，法国吉利耶尔煤矿发生煤尘爆炸死亡1099人，煤矿经两年重建才恢复生产。这是一个无瓦斯煤矿，也是世界上第一次发生煤尘爆炸。从此，世界上各主要产煤国家对煤尘爆炸开始进行广泛研究，重视预防煤尘爆炸事故工作。

1907年，美国孟诺加煤矿发生煤尘爆炸，死亡362人，占入井人数的97%。

1910年，英国黑里顿煤矿煤矿发生煤尘爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。

1913—1933年，法国和英国还多次发生煤尘、瓦斯煤尘爆炸事故，每次事故都造成一、二百人死亡。

1942年，日本侵占东北时期，采用不顾工人死活的掠夺式生产方式，致使本溪煤矿发生了世界史上最大的一次瓦斯煤尘爆炸事故，死亡1549人，伤残246人，死亡者中多为CO中毒。事故前巷道内沉积了大量煤尘，电火花点燃局部聚存瓦斯而引起煤尘爆炸。为掩人耳目，日本侵略者将矿井封闭。

1962年，山西大同老白硐煤矿在高产日发生了电火花引燃局部瓦斯导致煤尘爆炸，死亡629人。

1963年，日本三池煤矿发生煤尘爆炸，死亡458人，伤832人，死亡者多为CO中毒。这次事故是发生在该煤矿的主提煤斜井，是电绞车提升装满煤的串车，由于矿车脱钩顺斜井翻滚滑下，将沉积的大量煤尘和矿车内的煤冲击飞扬形成煤尘云，加之矿车与轨道摩擦产生火花，引起煤尘大爆炸。此事故后经还原实验证实。

2005年，七台河东风煤矿主要提煤皮带斜井发生煤尘爆炸，死亡171人。

从上列事故中可以得出如下结论：

1、煤尘能在无瓦斯的状况下发生单纯的煤尘爆炸；

2、瓦斯燃烧或爆炸可导致煤尘爆炸，并可造成更大的破坏，二者互为因果关系；

3、瓦斯煤尘同时存在，可降低煤尘爆炸下限浓度并增加煤尘爆炸的危险性；

4、煤尘爆炸产生大量一氧化碳，这是造成大量人员伤亡的主要原因。

一、煤尘爆炸条件、机理和过程

〔一〕爆炸条件。在矿井正常通风的状况下，具备以下三个条件即可发生爆炸：

1、煤尘本身具有爆炸性。其爆炸性是经技术鉴定和实验测出的：一是在煤尘瓦斯爆炸实验巷道，进行模拟实验测得。二是在实验室用大管状煤尘爆炸鉴定仪试验得出。三是通过分析煤的挥发分得出。当挥发分〔V指〕10%时，可认定煤尘基本无爆炸性，但按规定必须进试验才能最后确定。当V指10%时，有爆炸性。〔V指10%为无爆炸性，V=10%-15%为弱爆炸性，V指=15-28%为强爆炸性，V指28%为激烈爆炸性〕

2、煤尘在空气中的浓度。煤尘是指煤的颗粒直径在1mm以下的粉煤。煤尘参加爆炸的主体是直径在0.075mm的煤尘。由于实验煤样和实验条件的不同，测得爆炸浓度的下限和上限浓度也不同。我国下限浓度为45g/m3，前苏联为30-50g/m3，波兰为30g/m3，德国为28g/m3，美国32g/m3，英国50g/m3，法国23g/m3，日本48g/m3。爆炸上限为最强的浓度为300-400g/m3。国外测得的煤尘爆炸上限浓度目前为1000-2000g/m3，这在煤矿生产环节中是不常有的。

3、煤尘爆炸的点燃热源。经实验，煤尘点燃浓度为650-990℃，但由于煤的可燃挥发分和试验的条件不同而不同，煤尘点燃温度有时低于650℃的，有时高于1000℃。前苏联测得的最高点燃温度达937-1150℃。在煤矿井下能点燃煤尘的热源有：放炮火焰〔这是大量存在的〕、电气设备产生的火花、电缆接头不良或电缆损坏产生的短路或撞击产生电弧、斜井跑车产生的摩擦火花、皮带堵转产生摩擦皮带着火、矿井内外因火灾、瓦斯燃烧或爆炸以及炸药爆炸等。

〔二〕煤尘爆炸的机理。一是煤尘悬浮在空气中，因颗粒小与氧气接触面积增大，强化了煤的氧化速度和强度；二是煤尘受热后可产生大量的可燃气体，如1kg的焦煤〔挥发分在20%-26%〕受热后可产生290-350L的可燃气体。

〔三〕煤尘爆炸过程。第一阶段，煤尘在热源的作用下氧化释扩展量可燃气体；第二阶段，可燃气体和空气混合后促使激烈氧化燃烧；第三阶段，热分子传导和火焰辐射在介质中迅速传播，使四周煤尘扬起，受热燃烧，之后，燃烧产物迅速膨胀而形成火焰，前面的压缩波、冲击波使火焰前方气体压力增高，引起火焰自动加速，继续循环下去，因煤尘的存在可继续发生剧烈的化学反应，使火焰跳跃或发生爆炸。这个过程是瞬间的，在煤尘爆炸地点发生激烈的化学反应，空气受热膨胀形成负压区，其负压值可达0.5kg/cm2，造成逆向冲击波，如爆炸地点仍有煤尘瓦斯时可发生第二次爆炸。该地点爆炸力正反向交错，支架和物料设备移动方向紊乱，这是判明二次爆炸的重要依据。

二、煤尘爆炸的特征和危害

煤尘爆炸可浮现“三高一多〞的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。具体是：

高温：煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃。日本实验测得为1600-1900℃。

高速：用化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。实验室测得为1100-1800m/s，按理论计算最大速度为2340m/s。

高压：理论压力为7.5kg/cm2，距爆源越远压力越大。据美国乔治拉伊斯的巷道实验结果是：在有大量煤尘沉积的巷道内发生煤尘爆炸后，距爆源越远爆炸压力越大。距爆源106米时压力为4.43kg/cm2，距228米时压力为8.37kg/cm2。因此煤尘爆炸呈离爆源越远破坏越严重的特点。国外实验测得爆炸压力高达19kg/cm2，甚至将抗压强度为40kg/cm2钢板巷道爆坏，并把钢板抛出150米，表现出遇巷道中障碍物拐弯处爆炸压力有很大的增高。

煤尘爆炸可产生大量CO。在一般状况下爆炸后的巷道空气中的CO含量为2-3%。这是造成矿工大量死亡的主要原因。

煤尘爆炸时，结焦煤尘〔气煤、肥煤〕部分可焦化成煤炭皮渣与粘块，粘附在支架和巷道壁上，这一点是区别瓦斯爆炸还是煤尘爆炸的重要标志。依据皮渣和粘块粘在支柱的位置，还可判断煤尘爆炸的强度。皮渣和粘块粘在支柱两侧，说明是火焰传播速度较慢，为弱爆炸；皮渣和粘块粘在支柱近风侧并较密时，说明为中等强度爆炸；皮渣与粘块粘在支柱背风侧或逆风侧，有火烤痕迹时，则说明为强爆炸。

煤尘爆炸的危害性极大：1.可以摧毁整个矿井、井巷、采煤工作面，导致大面积顶板垮塌冒落，压埋井下作业人员，堵塞通风。2、可以将设备损坏，把支柱设备、煤石块吹起撞击，导致井下作业人员死亡，爆炸波可使矿工粉身碎骨；爆炸波还可以通向地面的井筒、冲击破坏与井筒连接的地面厂房，造成作业人员伤亡。3、煤尘爆炸火焰还可引起井下可燃物着火，引起局部积存的瓦斯发生爆炸，造成事故扩展。4.煤尘爆炸产生的CO随风流进入全矿井的所有地点，致使井下作业人员CO中毒死亡。

三、对七台河东风煤矿“〞煤尘爆炸事故的熟悉和分析

针对这起事故，依据掌握的状况，作简要分析。

〔一〕事故的性质、地点及二次爆炸的判定。一般认为，爆炸后首先要抢救可能生还的人，但探查爆炸性质、地点，是否有自燃发火、煤炸后是否引起着火、井下巷道和通风系统破坏状况，以及井下空气中的CO、CO2、O2等气体的含量都很重要。这是保证井下遇险人员不受再次爆炸的伤害和抢救人员实施安全抢救最重要的工作。这次事故发生后，爆炸的烟雾和庞大响声，都是从皮带斜井口的机房冲出，救护队首先要探查皮带斜井，则很容易探查出爆源，依据爆炸的痕迹查明是煤尘爆炸。同时，派出的井下其它地点的救护队探查小队探查是否有着火和发生二次爆炸的可能性，以及井巷通风系统的破坏状况。发现遇难人员的地点可以告知地面抢救指挥部集中力量抢救人员。

〔二〕主要皮带斜井发生煤尘爆炸的直接原因分析。依据国内外煤尘爆炸事故的教训，运煤井是最易发生煤尘爆炸的地点之一。因此处有大量煤尘沉积，有形成煤尘云和引爆煤尘的条件。这次煤尘爆炸可能有以下三种状况：一是皮带打滑，堵转皮带滚筒并与皮带摩擦着火，断带下滑形成煤尘云，从而造成煤尘爆炸。二是由于皮带接头质量不好，断带滑下不仅形成煤尘云而且可能打断电缆形成电缆火花而引起煤尘爆炸。三是运煤皮带上部有一个小煤库〔仓〕，也叫缓冲煤仓，由工人打开煤仓闸门向皮带放煤。过去普遍存在大块煤和井下坑木堵塞闸门的问题，当人工捅不开时，就用放明炮和糊炮崩开，很有可能由于放炮造成煤尘云，再由放炮火焰引起煤尘爆炸。以上第一、第三种状况可能性最大，因为曾多次发生此类状况，而该事故很可能是第三种状况。

〔三〕煤尘爆炸的预防措施存在问题。主要是对以往其它单位发生的煤尘爆炸事故没有汲取足够的教训，或者没有保持理论联系实际，对照事故教训、规程和有关理论知识预想到事故发生的可能性和危害性。分析可能有以下几种状况：一是没有完善的防止煤尘爆炸、火灾、人员伤害的有关设施和装备。二是没有安装皮带防打滑、堵转，皮带跑偏、撕裂的监测系统。三是在皮带斜井的各种作业场所，有关防爆炸、防火的安全操作规程和检查、修理、管理责任制度不健全或不落实。日常很少有领导、相关负责人和安检人员对存在的诸多严重隐患进行检查，也没有制定一旦发生火灾、爆炸事故而防止事故扩展和及时灭灾的处置预案；没有设置防止煤尘爆炸的隔爆水棚或岩棚；没有防火的隔离防火闸门；没有设置反风门，或者有也不完善，没有发挥应有的作用。如果火灾和煤尘爆炸发生后，马上进行反风，可使井下大量人员安全逃生。该省过去曾发生的鸡西小恒山皮带斜井着火事故，由于及时反风使井下几百人安全逃生。

〔四〕对煤矿安全生产的长期性和复杂性熟悉不够。该矿是一个被正式命名的质量标准化矿井，为何还发生了如此大的事故？煤矿生产的特点决定严重灾害的多元化。煤矿点多线多面广，作业人员多而分散，工作环境差、条件复杂困难；煤矿对短时间或一个时期的平稳没有清醒的熟悉。错误地认为没有发生事故就是安全生产的标志，而没有认真检查是否全面贯彻安全生产的法律法规、标准；领导干部是否保持安全第一，预防为主的原则，高度警惕，真抓实干，常抓不懈，持之以恒；整个煤矿是否建立起安全生产工作的长效机制，组织管理体制、机制是否完善；是否抓好安全生产宣扬教育，反复采用多种有效方式对安全科学知识、法律法规、安全操作规程、安全制度进行教育培训，并严格考试考核，积极开展反“三违〞活动，以提升广大职工的安全意识，加强安全生产的责任感、遵章守纪的自觉性和自我保安的能力；是否做到强化企业生产技术、劳作和安全管理，及时发现和消除隐患。只有以上这些方面都做到了，才是安全生产矿井的重要标志，并且要一丝不苟，缺一不可。

关于安全生产标准的认定不能凭印象，不能用亲情、友情、同情代替评定标准和法规，更不能进行权钱交易，而是要用安全生产的科学标准、安全生产法律法规到井下现场进行一项一项、一条一条，深入全面地对照检查，并要填写对照检查记录，建立检查人、审核人签字负责的制度，保证经得起施行和历史的检验。如果安全生产工作缺乏注重实效和深、细、准，严、紧、狠的工作作风，事故前什么都好，对隐患熟视无睹，就会导致事故的发生，等事故发生所有问题都暴露出来，就为时已晚。

抓好安全生产，必须思想上真正重视。如果忽视安全，对问题失去警觉，工作上时紧时松，就会造成安全生产时好时坏。抓好安全必须保持“响鼓更要重锤敲〞。常理是响鼓不用重锤敲，但安全生产上越是响鼓越要用重锤敲，越要高标准严要求。在安全生产上没有绝对放心的煤矿。由于没有认真举一反三、全面细致地分析和汲取有关类似事故教训，进而采用有效防范措施，也是事故接连发生的一个重要原因。

四、汲取事故教训，采用切实措施的建议

〔一〕搞好事故调查。对照安全生产法律法规、国家和上级有关安全生产指令、规定、安全规程、事故灾害预防对策和事故处理预案、操作规程、各项安全制度，逐项逐条进行调查分析，特别是要调查领导干部对安全生产的重视状况、有关规定的落实状况，贯彻执行安全生产重大举措的状况，包括领导的工作作风、责任制的执行状况、违反安全法规的状况等。要调查清楚防止事故的安全措施是否完善有效，对事故的根本性、综合性和深层次原因、教训进行剖析，严肃处理事故的领导责任者，对失职渎职、玩忽职守的煤矿企业各级领导干部、职能部门负责人进行严厉查处，对直接责任的领导者和肇事人绝不放过，依法严肃处理，公开惩处。要公开事故查处结果和事故教训，让所有煤矿都汲取教训，以防止类似事故发生。

〔二〕总结事故教训。对前一阶段发生的具有代表性、典型性的特别重大事故编写成典型事故教材，使其具有思想性、理论性、技术性、法规性、管理性，发挥典型事故的警示教育作用。要保持安全第一，预防为主，综合治理，总体推动，切实执行党和国家有关安全生产的方针政策、法律法规和企业安全规章制度，完善防止事故的针对性措施，进一步