煤矿瓦斯、煤尘事故防治与应急避灾-2014

刘承云重庆煤矿安全技术培训中心

刘承云，1990年毕业于中国矿业大学，测量高级工程师，国家二级安全评价师。从事煤矿安全技术管理23年。从事煤矿安全技术培训工作2年。重庆市煤矿行业专家库专家。重庆市煤炭学会地测专业委员会委员。*3云南曲靖红土田煤矿发生“4.21”瓦斯爆炸事故重庆煤矿安全技术培训中心主要内容*4重庆煤矿安全技术培训中心第一节瓦斯安全隐患识别、灾害防治与应急避险第二节煤尘爆炸事故防范与灾害防治第三节矿井火灾隐患识别、灾害防治与应急避灾第一节瓦斯安全隐患识别、灾害防治与应急避险

一、瓦斯和瓦斯的性质

瓦斯是在矿井生产过程中涌出到采掘及各生产空间的各种有害气体的总称。瓦斯是一种混合气体，其主要成分为甲烷（CH4，占90％以上)，所以，瓦斯通常就专指甲烷。瓦斯的性质如下：*5重庆煤矿安全技术培训中心（1）瓦斯是无色、无味、无臭的气体。要检查空气中是否含有瓦斯及其浓度，必须使用专门的瓦斯检测仪才能检测出来。（2）瓦斯比空气轻，在风速低的时候它会积聚在巷道顶部、冒落空洞和上山迎头等处，因此必须加强这些部位的瓦斯检查和处理。（3）瓦斯有很强的扩散性。一处有瓦斯涌出，就能扩散到巷道附近。*6重庆煤矿安全技术培训中心（4）瓦斯的渗透性很强。在一定瓦斯压力和地压共同作用下，瓦斯能从煤岩中向采掘空间涌出，甚至喷出或突出。（5）矿井瓦斯具有燃烧性和爆炸性。当瓦斯与空气混合到一定浓度时，遇到引爆热源，就能引起燃烧或爆炸。（6）当井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对降低空气中的氧气浓度而使人窒息死亡。*7重庆煤矿安全技术培训中心

二、矿井瓦斯等级

《煤矿安全规程》规定：“一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。”

矿井瓦斯等级，按照平均日产1t煤涌出的瓦斯量和瓦斯涌出形式划分为如下几种类型：*8重庆煤矿安全技术培训中心（1）瓦斯矿井——矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m³/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m³/min。

（2）高瓦斯矿井——矿井相对瓦斯涌出量大于10m³/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m³/min。

（3）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即定为突出矿井，发生突出的煤层即定为突出煤层。*9重庆煤矿安全技术培训中心

三、瓦斯爆炸及其预防

瓦斯爆炸就是瓦斯（CH4）在高温火源的作用下，与空气中的氧气发生剧烈的化学反应，生成二氧化碳和水蒸气，同时产生大量的热量，形成高温、高压，并以极高的速度向外冲击而产生的动力想象。*10重庆煤矿安全技术培训中心

1、瓦斯爆炸的条件瓦斯发生爆炸必须同时具备三个基本条件：一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5％~16％；二是混合气体中氧气的浓度不低于12％；三是有足够能量的点火源。需要说明的是，瓦斯爆炸的三个条件必须同时满足，缺一不可。*11重庆煤矿安全技术培训中心

2、预防瓦斯爆炸的措施

预防瓦斯爆炸应从瓦斯爆炸的三个条件入手，即设法防止瓦斯积聚和出现引火火源；同时一旦出现瓦斯爆炸，还要设法防止事故扩大。其主要措施如下:*12重庆煤矿安全技术培训中心

（1）防止瓦斯积聚。必须保证采掘工作面有足够的供风量，以稀释并排出涌出的瓦斯。严禁敞开风门，严禁物料堵塞风道，保证风流畅通。要建立健全矿井瓦斯管理制度，建立合理的矿井通风系统，加强盲巷和采空区瓦斯及容易积聚瓦斯地点的日常管理，及时处理局部积聚的瓦斯。

（2）防止明火。严格入井检身制度，严禁携带烟草及引火物入井，井下严禁吸烟和使用明火。井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应制定安全技术措施，严格审批手续，并按《煤矿安全规程》的有关规定执行。*13重庆煤矿安全技术培训中心

（3）防止电火花。井下使用的机械和电气设备，必须符合《煤矿安全规程》的要求，并要经常检查和维修，使之始终处于完好的状态。

（4）防止爆破火焰。在瓦斯矿井中，必须使用煤矿许用炸药，严禁使用不合格或变质的炸药。爆破使用的雷管、炮泥、装药量以及放炮地点附近的瓦斯浓度等必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。禁止放糊炮、明炮。*14重庆煤矿安全技术培训中心

（5）防止摩擦火花。采煤工作面要防止采煤机截齿、钢丝绳和输送机链条等与煤层中坚硬矿物摩擦产生的火花。

（6）防止高温热源。严禁携带火种入井，对电气设备、放炮、火区及矿灯等都必须按规定严加管理。*15重庆煤矿安全技术培训中心

3、发生瓦斯煤尘爆炸事故时的应急避险

瓦斯爆炸事故通常会造成重大的伤亡，因此，煤矿职工应了解和掌握在发生瓦斯爆炸时避险自救知识。*16重庆煤矿安全技术培训中心（1）当灾害发生时一定要镇静清醒，不要惊慌失措、乱喊乱跑。当听到或感觉到爆炸声响和空气冲击波时，应立即背朝声响和气浪传来方向、脸朝下、双手置于身体下面、闭上眼睛迅速卧倒。头部要尽量低，有水沟的地方最好趴在水沟边上或坚固的障碍物后面。（2）立即屏住呼吸，用湿毛巾捂住口鼻，防止吸入有毒的高温气体，避免中毒和灼伤气管和内脏。*17重庆煤矿安全技术培训中心（3）用衣服将自己身上的裸露部分尽量盖严，以防火焰和高温气体灼伤皮肉。（4）迅速戴好自救器，以防止吸入有毒气体。（5）高温气浪和冲击波过后应立即辨别方向，以最短的距离进入新鲜风流中，并按照避灾路线尽快逃离灾区。*18重庆煤矿安全技术培训中心

（6）已无法逃离灾区时，应立即选择避难硐室，充分利用现场的一切器材和设备来保护人员和自身安全。进入避难硐室后要注意安全，最后找到离水源近的地方，设法堵好硐口，防止有害气体进入。注意节约矿灯用电和食品，室外要做好标记，有规律地敲打连接外部的管子、轨道等，发出求救信号。*19重庆煤矿安全技术培训中心

四、煤与瓦斯突出及预防

煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，是另一种类型的瓦斯特殊涌出。*20重庆煤矿安全技术培训中心

1、煤与瓦斯突出的预兆

煤与瓦斯突出前具有以下各种预兆：（1）无声预兆、工作面顶板压力增大，使支架变形、煤壁外鼓、片帮、掉渣、顶板下沉或底板鼓起，煤层层理紊乱，煤暗淡无光泽，煤质变软，瓦斯涌出量异常或忽大忽小，煤壁发凉，打钻时有顶钻、卡钻、喷瓦斯等现象。*21重庆煤矿安全技术培训中心

（2）有声预兆、煤层在变形过程中发生劈裂声、闷雷声、机枪声、响煤炮，声音由远到近、由小到大，有短暂的、连续的，间隔时间长短也不一致，煤壁发生震动和冲击，顶板来压、支架发出断裂声。

特别注意：任何一次突出前，并不是所有预兆都出现，仅出现其中一种或数种，而且有的预兆还不明显；也有的预兆距发生突出的时间很短。因此发现任何预兆，都要格外警惕，及时报告和躲避。*22重庆煤矿安全技术培训中心（2）煤与瓦斯突出的易发环节和地点在采掘工作面都会发生煤与瓦斯突出，且以掘进工作面居多。

就生产工序来讲，煤与瓦斯突出大多发生在爆破、风镐（或手镐）作业的环节中。

从地质构造来讲，断层带、破碎带、煤层厚度变化带、褶曲地点和煤层倾角变化地点都是容易发生突出的地点。*23重庆煤矿安全技术培训中心

3、发现突出预兆时的应急措施

（1）采煤工作面。发现有突出预兆或发生突出时，迅速向进风侧撤离。撤离中快速佩戴好自救器，迎着新鲜风流继续外撤。如果距离新鲜风流太远时，应首先撤到避难所，或利用急救袋进行自救，等待救护队救援。

（2）掘进工作面。迅速向外撤离至反向风门之外，并关好反向风门，之后继续外撤，撤离中快速佩戴好自救器。如果自救器发生故障或佩戴自救器仍不能安全到达新鲜风流时，应立即撤到避难所或利用急救袋进行自救，等待救援。*24重庆煤矿安全技术培训中心

4、煤与瓦斯突出事故的预防

对于预防和治理煤与瓦斯突出的各种措施和方法，各矿必须根据具体条件合理选择，同时还应遵守以下各项规定：*25重庆煤矿安全技术培训中心（1）在突出地点工作的人员，必须经过专门训练，掌握防治突出的基本知识，熟悉突出的各种预兆和井下的避灾路线。（2）突出煤层采掘工作面都必须有独立的通风系统，并设专人检查瓦斯。该区域要安设直通矿调度室的电话，发现有突出危险时，立即撤出人员。（3）在突出危险区工作的人员必须佩带隔离式自救器。*26重庆煤矿安全技术培训中心（4）在有突出危险的煤层中进行采掘工作时，在一个或相邻的两个采区中，同一煤层的同一区段，禁止布置两个工作面同时相向回采，禁止两个工作面同时相向掘进。（5）在有突出危险煤层中的掘进工作面，应在其进风侧的巷道中设置两道坚固的反向风门，并保持回风巷道畅通无阻。（6）在突出煤层的采掘工作面附近的进风巷中，必须设置有供给压缩空气的避难硐室或急救袋；其回风巷中，如有人作业，也应设置。*27重庆煤矿安全技术培训中心第二节煤尘爆炸事故

防范与灾害防治

在煤矿生产过程中，伴随煤和岩石破碎而产生的煤、岩石及其他矿物质的细微颗粒称为矿尘，一般分为煤尘和岩尘。煤尘是指粒径小于1mm的煤炭颗粒，它含有较多的以固定碳为主的可燃物质。煤尘遇到外界火源很容易引起火灾。具有爆炸危险的煤尘达到发生瓦斯、煤尘混合爆炸事故。初次爆炸后，爆炸产生的冲击波使沿途巷道中沉积的煤尘扬起，而煤尘爆炸飞散的火花又可能引起第二次爆炸乃至引起巷道内沉积的煤尘都发生爆炸。煤尘爆炸或煤尘、瓦斯混合爆炸往往造成矿毁人亡、损失惨重。*28重庆煤矿安全技术培训中心一、煤尘爆炸的条件

同时具备以下四个条件就可能发生煤尘爆炸：（1）绝大多数煤尘本身具有爆炸性。（2）悬浮煤尘的浓度达到一定值。当具有爆炸性的煤尘悬浮在空气中的浓度达到一定值(45～2000g/m³）时可能发生爆炸。（3）有点燃引爆煤尘的高温热源。煤尘爆炸的高温热源主要有：爆破时的火焰、电气火花、摩擦火花、撞击火花、架线机车及电缆破坏产生的电弧、瓦斯燃烧或爆炸、井下火灾等。

（4）空气中的氧气浓度不低于18％。*29重庆煤矿安全技术培训中心

二、预防煤尘爆炸和爆炸传播的主要措施

预防煤尘爆炸和爆炸传播的措施主要有：降尘措施、防止煤尘被引爆的措施和隔爆措施。*30重庆煤矿安全技术培训中心

1、降尘措施

（1）煤层注水。通过钻孔将压力水注入煤层裂隙和孔隙之中，使煤体湿润，开采时就能减少煤尘的发生量。

（2）水炮泥。放炮作业使用水炮泥封堵炮眼，借助放炮时爆破冲击力使水散成雾状，从而湿润煤粒，达到降尘的目的。

（3）湿式打眼。在用煤电钻钻孔时，不断将压力水注入孔底，使煤尘变成煤浆流出，抑制煤尘的生成和飞扬。*31重庆煤矿安全技术培训中心

（4）喷雾洒水。在集中产尘点安设喷雾洒水装置，包括放炮喷雾、转载喷雾洒水、采掘机内外喷雾、装载洒水、冲洗煤壁、风流净化水幕等，从而使已经产生的煤尘迅速沉降，减少煤尘飞扬的数量和时间。

（5）清扫积尘。沉落在巷道中的煤尘要定期清扫，以免其变成浮尘，为煤尘爆炸提供物质基础。*32重庆煤矿安全技术培训中心

2、防止煤尘被引爆的措施

防止煤尘被引爆就是防止点燃煤尘的高温热源出现，因此要严格管理和限制生产中可能出现的火源、热源。

3、隔爆措施

在可能发生煤尘爆炸地点的通道上，预先设置岩粉棚、水棚（水槽或粉袋）、自动式隔爆棚、隔爆水幕及撒布岩粉袋等，一旦发生煤尘爆炸，利用煤尘爆炸产生冲击波使其自然动作，将消焰剂（岩粉、水等）弥散于巷道空间，隔阻（或熄灭）爆炸火焰的传播，实现隔绝煤尘连续爆炸的目的。*33重庆煤矿安全技术培训中心三、《煤矿安全规程》关于煤矿粉尘防治的规定

（1）新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料。生产矿井每延深一个新水平，应进行1次煤尘爆炸性试验工作。（2）矿井必须建立完善的防尘供水系统。没有防尘供水管路的采掘工作面不得生产。（3）对产生煤（岩）尘的地点应采取防尘措施。主要措施如下；*34重庆煤矿安全技术培训中心

①掘进井巷和硐室时，必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥、爆破喷雾、装岩（煤）洒水和净化风流等综合防尘措施。

②采煤工作面应采取煤层注水防尘措施。

③炮采工作面应采取湿式打眼，使用水炮泥；爆破前、后应冲洗煤壁，爆破时应喷雾降尘，出煤时洒水。

④采煤机、掘进机作业的防尘必须符合有关规定。液压支架和放顶煤采煤工作面的放煤口，必须安装喷雾装置，降柱、移架或放煤时同步喷雾。破碎机必须安装防尘罩和喷雾装置或除尘器。

*35重庆煤矿安全技术培训中心

⑤采煤工作面回风巷应安设风流净化水幕。

⑥井下煤仓放煤口、溜煤眼放煤口、输送机装载点和卸载点，以及地面筛分厂、破碎车间、带式输送机走廊、装载点等地点，都必须安设喷雾装置或除尘器，作业时进行喷雾降尘或用除尘器除尘。

⑦在煤、岩层中钻孔，应采取湿式钻孔。煤（岩）与瓦斯突出煤层或软煤层中瓦斯抽采钻孔难以采用湿式钻孔时，可采用干式钻孔，但必须采取捕尘、降尘措施，工作人员必须佩带防尘保护用品。*36重庆煤矿安全技术培训中心

（4）开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。（5）矿井每年应制定综合防尘措施、预防和隔绝煤尘爆炸措施及管理制度，并组织实施。矿井应每周至少检查1次煤尘隔爆设施的安装地点、数量、水量或岩粉量及安装质量是否符合要求。*37重庆煤矿安全技术培训中心第三节矿井火灾隐患识别、灾害防治与应急避灾凡发生在井下的火灾及发生在井口附近且危害到井下安全的火灾，都叫做矿井火灾。*38

一、发生火灾的基本要素

引起火灾的基本要素归纳起来有以下三点：（1）热源—具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井中煤的自燃、爆破作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊等，都有可能成为引火的热源。（2）可燃物—在矿井中，煤本身就是一个大量且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。可燃物的存在是火灾发生的物质基础。*39

（3）氧气—燃烧是剧烈的氧化反应。任何可燃物尽管有热源点燃，但缺乏足够氧气时，燃烧是不能持续的，所以氧气供给是维持燃烧不可缺少的条件。以上火灾发生的三要素必须同时存在才会发生，相互结合、缺一不可。*40二、矿井火灾的分类

根据引起矿井火灾的火源不同，通常可将矿井火灾分成两大类：一是外部火源引起的矿井火灾，也叫外因火灾；二是由于煤炭自身的物理化学性质的内在因素引起的火灾，也叫内因火灾。*41

（1）外因火灾—又称外源火灾，是指由于外来热源，如明火、放糊炮、电焊、气焊、在井下吸烟、人为纵火等原因造成的火灾、一般容易发生在井口附近、井下机电硐室、采掘工作面和有电缆的木支架航道处、外因火灾的特点是：突然发生，如果不能及时发现，常可能酿成恶性事故。*42

（2）内因火灾—又称自然火灾，是指由于一些自然物质（主要是煤）在一定条件或环境下（如破碎后集中堆积，又有一定的风流供给）自身发生物理化学变化、积聚热量从而导致着火而形成的火灾。*43

三、煤炭自燃及其预防

1、煤炭自燃的初期预兆

煤矿内因火灾事故隐患主要表现为煤炭自然发火。煤炭自燃的初期预兆有如下几种：（1）巷道内湿度增加，出现雾气、水珠、煤炭氧化初期生成水分，往往使巷道内湿度增加，出现雾气或在巷道壁上挂有水珠；浅部开采时，冬季在地面钻孔或塌陷处会发现冒出水蒸气或冰雪融化现象。*44（2）煤炭自燃放出焦油味。煤炭从“发烧”（自热）到自燃过程中，氧化时会产生多种碳氢化合物，并放出煤油味、汽油味、松节油味或焦油味等。当嗅到这些气味时，说明煤已燃到了一定程度。

（3）巷道内发热，气温升高。煤炭氧化自燃过程中要释放出大量热量。因此，从自然发火的地方流出的水和空气的温度比平时要高，人的皮肤可以直接感觉到。*45（4）人有疲劳感。煤炭氧化自燃过程中，会放出有害气体，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等，这些有害气体会使人感到头痛、闷热、精神不振、不舒服，有疲劳感。尤其是多数人有同感时，应提高警惕，查明原因，以防矿井火灾的发生。*46

2、预防煤炭自燃的主要方法

（1）均压通风控制漏风供氧、均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。要在保证冲淡甲烷气体、风速、气温和人均风量的要求下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中形成的工作面均压逐步扩大到临近工作面采空区的区域性均压。*47（2）喷浆堵漏、钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患的地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的两个有效措施。（3）注凝胶防灭火。采用注凝胶技术处理高温点或自然发火时煤层开采中防灭火的重点措施，其方法是将凝胶注入高温点或火点的周围煤体中，其作用是既可以封堵漏风通道，又可以吸热降温。*48

四、矿井发生火灾事故时的应急处置

发生火灾时要根据灾情采取以下应急避险的措施：（1）井下发现了烟气或明火等火灾灾情，应立即通知在附近工作的人员。现场人员要立即组织起来，判明事故性质、地点和灾害程度、蔓延方向等情况，迅速向矿调度室报告，请求救护队援救，同时立即投入抢救。抢救时，应立即切端灾区内的电源并设法通知或协助撤出受火灾影响的区域的人员。*49

（2）如果火灾不大，应立即组织力量将火直接扑灭。（3）如果火灾范围大或火势猛，则应在撤出灾区人员、保证自身安全的前提下，采取稳定风流、控制火势发展、防止人员中毒和预防瓦斯或煤尘爆炸的措施，并随时保持与地面支护部的联系，根据指挥部的命令行事。如果现场人员无力抢救，同时人身安全有受威胁的可能或其他地区发生火灾、接到撤退命令时，要立即进行自救和组织避灾。*50（4）见到火或突然接到火警通知，需要立即撤退的人员要在判明灾情和自己实际处境以及采取应急措施的前提下再采取行动。任何情况下不可惊慌失措、盲目行动。紧急措施必须及时、正确、果断，即使是对待一次微小的火灾也不能麻痹大意，因为任何犹豫和疏忽都可能造成严重后果。*51五、发生火灾事故后撤离时应注意的事项

发生火灾事故时，如果不能直接扑灭或控制灾情，应迅速撤离火灾现场。撤离时要主要以下事项：（1）要尽最大可能迅速了解或判明事故的性质、地点、范围和事故区域的巷道情况、通风系统、风流、火灾烟气蔓延的速度和方向以及自己所处巷道位置之间的关系，并根据矿井灾害预防、事故处理计划和现场实际情况确定撤退路线和避灾自救方法。*52（2）撤退时，任何人无论在任何情况下都不要惊慌、不能狂奔乱跑，应在现场负责人和有经验的老工人带领下有组织的撤退。位于火源进风侧的人员，应迎着新鲜风流撤退。位于火源回风侧的人员或在撤退途中遇到烟气有中毒危险时，应迅速佩戴好自救器