礦井瓦斯爆炸

第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防瓦斯爆炸是煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，爆炸事故產(chǎn)生的高溫高壓氣體使爆炸源附近的氣體以極高的速度向外沖擊，同時產(chǎn)生大量有害氣體，降低空氣中氧氣含量。其后果不僅嚴(yán)重摧毀井下設(shè)施，而且造成大量人員傷亡；有時還會引起瓦斯連續(xù)多次爆炸、煤塵爆炸和井下火災(zāi)，使災(zāi)害擴(kuò)大。瓦斯爆炸事故給人民生命財產(chǎn)帶來極大損失、產(chǎn)生社會負(fù)效應(yīng)。因此，我們必須很好地掌握瓦斯爆炸的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律及其預(yù)防，杜絕此類事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)。1第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防一、礦井瓦斯爆炸及其機(jī)理1、瓦斯爆炸的分類爆炸是指物質(zhì)從一種狀態(tài)迅速變成另一種狀態(tài)，并在瞬間放出大量能量的同時產(chǎn)生巨大聲響的現(xiàn)象。爆炸可以分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸。前者是由物理變化而引起的，物質(zhì)因狀態(tài)或壓力發(fā)生突然變化而形成的爆炸現(xiàn)象稱為物理性爆炸，例如鍋爐爆炸、液化、氣體超壓爆炸等。物理性爆炸前后物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)成分均不改變?；瘜W(xué)爆炸是由于物質(zhì)發(fā)生迅速的化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)生高溫、高壓而引起的爆炸，化學(xué)爆炸前后物質(zhì)的性質(zhì)和成分均發(fā)生了變化，礦井瓦斯屬于化學(xué)性爆炸。根據(jù)爆炸傳播速度可將瓦斯爆炸分為以下三類：爆燃——傳播速度為每秒數(shù)十厘米至數(shù)米；爆炸——傳播速度為每秒數(shù)十米至數(shù)百米；爆轟——傳播速度超過聲速，可達(dá)每秒數(shù)千米。2第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防2、瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過程瓦斯爆炸是以甲烷為主的可燃性氣體和空氣組成的爆炸性混合氣體在火源引發(fā)下發(fā)生的一種劇烈而迅速的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程。反應(yīng)物分子不是直接進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，而是反應(yīng)物分子首先分離成一系列自由基或基團(tuán)。這類自由基具有很大的化學(xué)活性，成為反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的活化中心。在適合的條件下，每一個自由基又可以進(jìn)一步分解，再產(chǎn)生兩個或兩個以上的自由基。這樣循環(huán)不已，自由基越來越多，化學(xué)反應(yīng)速度也越來越快，如此連鎖反應(yīng)即形成爆炸。對于甲烷爆炸的中間反應(yīng)過程，已經(jīng)提出了幾種不同的反應(yīng)方式。3第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防其中之一認(rèn)為，CH4吸收能量后分解成[CH3]和[H]兩個自由基。[CH3、

[H]又分別與O2反應(yīng)，各自生成兩個自由基[CH3O]、[OH]和[OH]、[O]。這些自由基又能進(jìn)一步反應(yīng)，其最終產(chǎn)物則是CO2和H2O。其總包化學(xué)反應(yīng)式方程為：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O+882.6kJ/mol或

CH4＋2（O2+N2）＝CO2＋2H2O+7.52N2+882.6kJ/mol4第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防3、瓦斯爆炸的危害礦內(nèi)瓦斯爆炸時會產(chǎn)生三個致命的危害因素：高溫、沖擊波和有害氣體。1）高溫

某些研究人員在瓦斯?jié)舛仍?.5%條件下測定過爆炸時的瞬時溫度下測定過爆炸時瞬時溫度，在自由空間內(nèi)可達(dá)1850℃，在封閉空間內(nèi)最高可達(dá)2650℃。井下巷道呈半封閉狀態(tài)，其爆炸溫度將在1850℃與2650℃之間。5第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防爆炸產(chǎn)生的高溫危害主要指爆炸沖擊波的火焰鋒面所造成的危害。火焰鋒面是瓦斯爆炸時沿巷道運(yùn)動的化學(xué)反應(yīng)帶和高溫氣體總稱。其速度大、溫度高。從正常的燃燒速度(1～2.5m/s)到爆轟式傳播速度(2500m/s)?；鹧驿h面溫度可高達(dá)2150～2650℃?；鹧娣迕娼?jīng)過之處，人被燒死或大面積燒傷?？扇嘉锉稽c(diǎn)燃而發(fā)生火災(zāi)。6第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防2）沖擊波爆炸壓力

由于爆炸時氣體溫度驟然升高，必然引起氣體壓力的突然增大。

沖擊波鋒面壓力可達(dá)到2MPa（20大氣壓）。前向沖擊波疊加和反射時可達(dá)10MPa（100大氣壓）。其傳播速度總是大于聲速，所到之處造成人員傷亡、設(shè)備和通風(fēng)設(shè)施損壞、巷道垮塌。如果巷道頂板附近或冒落孔內(nèi)積存著瓦斯，或者巷道中有沉積的煤塵，在沖擊波的作用下，它們就能夠均勻分散開來，形成新的爆炸混合物，產(chǎn)生再次爆炸。7第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防爆炸時由于爆源附近氣體高速向外沖擊，在爆源附近形成氣體稀薄的低壓區(qū)，于是產(chǎn)生反向沖擊波，使已遭破壞的區(qū)域再一次受到破壞。如果反向沖擊波的空氣中含有足夠的CH4和O2

，而火源又未消失，就可以發(fā)生第二次爆炸。此外，對于瓦斯涌出量較大的礦井，如果在火源熄滅前，瓦斯又達(dá)到爆炸濃度，也能發(fā)生再次爆炸。如遼源太信一井175l準(zhǔn)備區(qū)掘進(jìn)巷道復(fù)工排放瓦斯時，因明火引燃瓦斯，導(dǎo)致大巷內(nèi)瓦斯爆炸，在救護(hù)隊處理事故過程中和采區(qū)封閉后，6天內(nèi)連續(xù)發(fā)生爆炸32次。8第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防3）有害氣體瓦斯爆炸后生成大量有害氣體，某些煤礦分析爆炸后的氣體成分為O26%~10%，N282%~88%，CO24%~8%，CO2%~4%。如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量更大，往往成為人員大量傷亡的主要原因。9第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防上述三個有害因素的危害程度首先與它們的波及范圍大小有關(guān)：火焰鋒面（爆燃與爆炸）的傳播范圍較小，一般為數(shù)十米到數(shù)百米，只在極少的情況下達(dá)到幾千米；沖擊波（爆轟）的傳播范圍就大得多，一般為幾千米，有時甚至波及到地面；爆炸氣體波及的范圍與通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)風(fēng)量以及爆炸對通風(fēng)系統(tǒng)破壞情況等有關(guān)，爆炸產(chǎn)物在沖擊波消失和火焰鋒面停止后繼續(xù)隨風(fēng)流進(jìn)行，因此瓦斯爆炸的最大危險性在于爆炸產(chǎn)生的有害氣體對人的傷害。10第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防二、瓦斯爆炸的條件瓦斯爆炸必須具備三個條件：一定濃度的甲烷、一定溫度的引火源和足夠的氧。1、瓦斯?jié)舛壤碚摲治龊驮囼炑芯勘砻鳎涸谡５拇髿猸h(huán)境中，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸，這個濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，其最高濃度界限叫爆炸上限，在新鮮空氣中瓦斯爆炸界限一般為5%～16%，5%為下限，16%為上限。11第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，遇高溫火源并不爆炸，只能在火焰外圍形成穩(wěn)定的燃燒層。濃度高于爆炸上限時，在該混合氣體內(nèi)不會爆炸，也不燃燒，如有新鮮空氣供給時，可以在混合氣體與空氣的接觸面上進(jìn)行燃燒。在正?？諝庵型咚?jié)舛葹?.5％時，化學(xué)反應(yīng)最完全，產(chǎn)生的溫度與壓力也最大。瓦斯?jié)舛?％~8％時最容易爆炸。必須強(qiáng)調(diào)指出，瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響，其中重要的有：12第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防1）其他可燃?xì)怏w混合氣體中有兩種以上可燃?xì)怏w同時存在時，其爆炸界限決定于各可燃?xì)怏w的爆炸界限和它們的濃度。多種可燃?xì)怏w同時存在的混合氣體的爆炸界限，可由下式求出：N＝100/（C1/N1＋C2/N2＋…＋Cn/Nn）式中

N——多種可燃?xì)怏w同時存在時的混合氣體爆炸上限或下限，％；

C1、C2、C3…Cn——分別為各可燃?xì)怏w占可燃?xì)怏w總的體積百分比，％13第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防如果多種可燃?xì)怏w濃度之和處于上式計算的爆炸上、下之間，那么這一混合的可燃?xì)怏w就具有爆炸性。下表為煤礦內(nèi)常見可燃?xì)怏w的爆炸上限和下限。14第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防上式適用于烴類與CO等混合氣體。該式應(yīng)用的條件是預(yù)先知道混合氣體中可燃組分及其濃度，因此，只有具備連續(xù)取樣，并用計算機(jī)處理數(shù)據(jù)時，才具有實際意義。2）煤塵煤塵具有爆炸危險，300～400℃時就能從煤塵內(nèi)揮發(fā)出多種可燃?xì)怏w，形成混合的爆炸氣體，使瓦斯的爆炸危險性增加。3）空氣壓力爆炸前的初始壓力對瓦斯爆炸上限有很大影響?？杀詺怏w壓力增高，使其分子間距更為接近，碰撞幾率增高。因此使燃燒反應(yīng)易進(jìn)行，爆炸極限范圍擴(kuò)大。甲烷—空氣混合氣體的爆炸界限與壓力的關(guān)系如表10-5-2所示。15第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防16第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防4）情性氣體惰性氣體的混入，使氧氣濃度降低，并阻礙活化中心的形成，可以降低瓦斯爆炸的危險性。例如，加入N2或CO2可使瓦斯的爆炸下限提高，上限降低。加入23％的CO2或36％的N2，可以使任何濃度的瓦斯失去爆炸性。2、引火溫度瓦斯的最低點(diǎn)燃溫度和最小點(diǎn)燃能量決定于空氣中的瓦斯?jié)舛龋鯄汉突鹪吹哪芰考捌浞懦鰪?qiáng)度和作用時間。瓦斯－空氣混合氣體的最低點(diǎn)燃溫度，絕熱壓縮時565℃，其他情況時650℃。最低點(diǎn)燃能量為0.28mJ。17第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防18第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防煤礦井下的明火、煤炭自燃、電弧(平均4000℃)、電火花、赤熱的金屬表面以及撞擊和摩擦火花，都能點(diǎn)燃瓦斯。此外，采空區(qū)內(nèi)砂巖懸頂冒落時產(chǎn)生的碰撞火花，也能引起瓦斯的燃燒或爆炸。原蘇聯(lián)的研究認(rèn)為，巖石脆性破裂時，它的裂隙內(nèi)可以產(chǎn)生高壓電場(達(dá)108V/cm)，電場內(nèi)電荷流動，也能導(dǎo)致瓦斯燃燒。瓦斯爆炸界限與環(huán)境溫度的關(guān)系如表10-5-3所示。瓦斯與高溫?zé)嵩唇佑|后，不是立即燃燒或爆炸，而是要經(jīng)過一個很短的間隔時間，這種現(xiàn)象叫引火延遲性，間隔的這段時間稱感應(yīng)期，感應(yīng)期的長短與瓦斯的濃度、火源溫度和火源性質(zhì)有關(guān)，而且瓦斯燃燒的感應(yīng)期總是小于爆炸的感應(yīng)期，表10-5-4為瓦斯爆炸的感應(yīng)期。由此可見，火源溫度升高，感應(yīng)期迅速下降，瓦斯?jié)舛仍黾樱袘?yīng)期略有增加。19第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防20第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防瓦斯爆炸的感應(yīng)期，對煤礦安全生產(chǎn)意義很大。在井下高溫?zé)嵩词遣豢杀苊獾模P(guān)鍵是控制其存在時間在感應(yīng)期內(nèi)。例如，使用安全炸藥爆炸時，其初溫能達(dá)到2000℃左右，但高溫存在時間只有10－6～10－7s，都小于瓦斯的爆炸感應(yīng)期，所以不會引起瓦斯爆炸。如果炸藥質(zhì)量不合格，炮泥充填不緊或放炮操作不當(dāng)。就會延長高溫存在時間，一旦時間超過感應(yīng)期，就能發(fā)生瓦斯燃燒或爆炸事故。為了安全，井下電氣設(shè)備必須采用安全火花型或隔爆型，將電火花存在的時間控制在l0－2～10－6內(nèi)，電弧存在時間在10－4～1s內(nèi)。21第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防22正常大氣壓和常溫時，瓦斯爆炸濃度與氧濃度關(guān)系，如爆炸三角形所示(圖10-5-2)。氧濃度降低時，爆炸下限變化不大(BE線)，爆炸上限則明顯降低(CE線)。氧濃度低于12％時，混合氣體就失去爆炸性。爆炸三角形對火區(qū)封閉或啟封時，以及惰性氣體滅火時判斷有無瓦斯爆炸危險，有重要的參考意義，國內(nèi)外已利用其原理研制出煤礦氣體可爆性測定儀。第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防三、煤礦瓦斯爆炸原因分析對煤礦發(fā)生的瓦斯事故進(jìn)行統(tǒng)計分析，找出其發(fā)生的一般規(guī)律，以便有針對性地采取預(yù)防措施，杜絕事故發(fā)生。根據(jù)國內(nèi)外煤礦的瓦斯爆炸統(tǒng)計資料，在引爆瓦斯的火源和爆炸發(fā)生的地點(diǎn)方面可以得出下列結(jié)論：1、火源井下的一切高溫?zé)嵩炊伎梢砸鹜咚谷紵虮ǎ饕鹪词欠排诤蜋C(jī)電火花。隨著煤礦機(jī)械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐漸增多。23第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防例如，美國煤礦采掘機(jī)械工作時，摩擦火花引起的瓦斯燃燒和爆炸事故，1971年為33次，1975年為51次，1979年增至87次。據(jù)英國統(tǒng)計，1965年到1973年問，長壁工作面發(fā)生的瓦斯事故中，一半以上是由截裝的機(jī)構(gòu)摩擦火花引起的。表10-5-3為我國1970～1979年10年間，瓦斯煤塵爆炸事故的火源分類。24火源類別次數(shù)百分比放炮2427.6電器設(shè)備4956.3煤炭自燃44.6摩擦火花65.9吸煙46.6總計87100.0第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防2、發(fā)生地點(diǎn)煤礦任何地點(diǎn)都有發(fā)生爆炸的可能性，但大部分爆炸事故發(fā)生在采掘工作面。表10-6-4為我國1970～1979年10年間，瓦斯、煤塵爆炸發(fā)生地點(diǎn)的分類。據(jù)前蘇聯(lián)上世紀(jì)80年代的統(tǒng)計，煤礦發(fā)生在掘進(jìn)工作面的瓦斯事故為80％～90％，采煤工作面只占10％～20％。25地點(diǎn)次數(shù)百分比/%采煤工作面4349.4掘進(jìn)工作面4147.1材料上山22.3溜煤眼11.2總計87100.0第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防采煤工作面容易發(fā)生瓦斯爆炸的地點(diǎn)為工作面的上隅角。因為采空區(qū)內(nèi)積存高濃度瓦斯。上隅角又往往是采空區(qū)漏風(fēng)的出口，漏風(fēng)將高濃度瓦斯帶出；工作面出口風(fēng)流直角轉(zhuǎn)彎，上隅角形成渦流后，瓦斯不容易被風(fēng)流帶走，所以容易積累瓦斯，能達(dá)到爆炸濃度。上隅角附近常設(shè)置回柱絞車等機(jī)電設(shè)備；工作面上出口附近的煤幫在集中應(yīng)力作用下，變的比較疏松，自由面增多，放炮時容易發(fā)生虛炮，產(chǎn)生火源的機(jī)會多。26第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防采煤工作面另一容易發(fā)生爆炸事故的地點(diǎn)，是采煤機(jī)工作時切割機(jī)構(gòu)附近。截槽內(nèi)、截盤附近和機(jī)殼與工作面煤壁之間，瓦斯涌出量大，通風(fēng)不好，容易積聚瓦斯。據(jù)英國一個綜采工作面測定，截槽內(nèi)瓦斯?jié)舛扔袝r高達(dá)75％，采煤機(jī)機(jī)械電氣設(shè)備防爆性能不好，截齒與堅硬夾石(如黃鐵礦)摩擦火花，是點(diǎn)燃瓦斯的火源。27第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防掘進(jìn)工作面較易發(fā)生瓦斯爆炸的原因，一方面是這些地點(diǎn)采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，如果局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、風(fēng)筒末端距工作面較遠(yuǎn)、風(fēng)筒漏風(fēng)太大或局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)能力不夠，以致風(fēng)量不足或風(fēng)速過低，瓦斯容易積聚。另一方面，放炮、掘進(jìn)機(jī)械、局部通風(fēng)機(jī)、電鉆等的操作管理如不符合規(guī)定，則容易產(chǎn)生高溫火源。國內(nèi)外的統(tǒng)計資料表明，低瓦斯礦井，由于通風(fēng)、放炮和機(jī)電設(shè)備管理不嚴(yán)格，爆炸事故有可能比高瓦斯礦井嚴(yán)重。分析爆炸事故的原因還表明，絕大多數(shù)爆炸事故是管理上疏忽和人為違反安全規(guī)程，以及缺少應(yīng)有的紀(jì)律與責(zé)任的結(jié)果。28第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防四、預(yù)防瓦斯爆炸的技術(shù)措施瓦斯爆炸必須同時具備三個條件：(1)瓦斯?jié)舛仍诒ǚ秶鷥?nèi)；(2)高于最低點(diǎn)燃能量的熱源存在的時間大于瓦斯的引火感應(yīng)期；(3)瓦斯——空氣混合氣體中的氧氣濃度大于12％。后一條件在生產(chǎn)井巷中是始終具備的，所以預(yù)防瓦斯爆炸的措施，就是防止瓦斯的積聚和杜絕或限制高溫?zé)嵩吹某霈F(xiàn)。1、防止瓦斯積聚所謂瓦斯積聚是指，采掘工作面及其主巷道內(nèi)，體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2％的現(xiàn)象。29第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防1）通風(fēng)是防止瓦斯積聚的基本方法瓦斯礦的通風(fēng)必須做到，用機(jī)械通風(fēng)，風(fēng)流要連續(xù)穩(wěn)定，分區(qū)通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)比較簡單，便于調(diào)節(jié)風(fēng)量，還要有足夠的風(fēng)量和風(fēng)速，避免循環(huán)風(fēng)，減少漏風(fēng)，局部通風(fēng)風(fēng)筒末端要靠近工作面，放炮時間內(nèi)也不能中斷通風(fēng)，等等。2）及時處理局部積存的瓦斯生產(chǎn)中容易積存瓦斯的地點(diǎn)有：回采工作面上隅角，獨(dú)頭掘進(jìn)工作面的巷道隅角，頂板冒落的空洞內(nèi)，低風(fēng)速巷道的頂板附近，停風(fēng)的盲巷中，回采工作面采空區(qū)邊界處，以及采掘機(jī)械切割部分周圍，等等。。30第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防及時處理生產(chǎn)井巷中局部積存的瓦斯，是礦井日常瓦斯管理的重要內(nèi)容，也是預(yù)防瓦斯爆炸事故，保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵工作。通常采用的主要方法有：向瓦斯積聚地點(diǎn)加大風(fēng)量和提高風(fēng)速，將瓦斯沖淡排出；將盲巷和頂板空洞內(nèi)積存的瓦斯封閉隔絕；必要時應(yīng)采取抽放瓦斯的措施.（1）回采工作面上隅角瓦斯積聚的處理

我國煤礦處理回采工作面上隅角瓦斯積聚的方法很多，大致可以分為以下幾種：31第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防迫使一部分風(fēng)流流經(jīng)工作面上隅角，將該處積存的瓦斯沖淡排出。此法多用于工作面瓦斯涌出量不大(小于2～3m3/min)，上隅角瓦斯?jié)舛瘸薏欢鄷r。具體做法是在工作面上隅角附近設(shè)置木板隔墻或帆布風(fēng)幛(圖10-6-3a)，或?qū)⒒仫L(fēng)巷道后的聯(lián)絡(luò)眼的密閉打開，并在工作面回風(fēng)巷中設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門或掛風(fēng)簾(圖10-6-3b)，迫使一部分風(fēng)流經(jīng)上隅角后，由采空區(qū)經(jīng)聯(lián)絡(luò)眼排出。32第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防改變采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)方向。如果采空區(qū)涌出的瓦斯比較大，不僅工作面上隅角經(jīng)常超限，而且工作面采空區(qū)邊界附近和回風(fēng)流中也經(jīng)常超限時，在可能條件下，將上部小階段的已采區(qū)密閉墻打開(圖10-6-4)，改變采空區(qū)的漏風(fēng)方向，將采空區(qū)的瓦斯直接排入回風(fēng)道內(nèi)。此法適用于無自燃危險煤層，但要注意防止回風(fēng)流中瓦斯超限。此外，還可采用調(diào)節(jié)風(fēng)壓法，控制或改變采空區(qū)上隅角的漏風(fēng)量或漏風(fēng)方向，以減少該處的瓦斯積聚。33第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防高瓦斯工作面采用并聯(lián)摻新的通風(fēng)系統(tǒng)，如圖10-6-5所示。不但可以降低回采工作面的風(fēng)速，而且摻新的風(fēng)流到達(dá)工作面時膨脹，并與工作面流出的風(fēng)流相遇而紊流混合，就能防止瓦斯積聚。此外，一部分風(fēng)流可能流入采空區(qū)，阻止其中瓦斯進(jìn)入工作面與巷道的聯(lián)接處。34第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防上隅角排放瓦斯。最簡單的方法是每隔一段時間在上隅角設(shè)置木板隔墻（或風(fēng)幛）敷設(shè)風(fēng)筒，利用風(fēng)壓差將上隅角積聚的瓦斯排放到回風(fēng)口50～100m處。如風(fēng)筒兩端壓差太小，排放瓦斯不多時，可在風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置高壓水的或壓氣的引射器(圖10-6-6)，提高排放效果。35在工作面絕對瓦斯涌出量超過5～6m3/min的情況下，單獨(dú)采用上述方法，可能難以收到預(yù)期效果,必須進(jìn)行鄰近層或開采煤層的瓦斯抽放，以降低整個工作面的瓦斯涌出量。第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防（2）頂板附近瓦斯層狀積聚的處理在巷道周壁不斷涌出瓦斯的情況下，或者巷道本身雖無瓦斯涌出，但是風(fēng)流中含有瓦斯時，如果風(fēng)速很低，不能造成瓦斯與空氣的紊流混合。瓦斯就能在其自身浮力的作用下上升，積聚于巷道頂板附近，形成穩(wěn)定的瓦斯層，層厚由幾cm到幾十cm，層長由幾m到幾十m。層內(nèi)的瓦斯?jié)舛扔上孪蛏现饾u增大(圖10-6-7)。36第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防例如，鎮(zhèn)江古洞煤礦－400m水平運(yùn)輸巖巷獨(dú)頭掘進(jìn)工作面，穿過斷層時，瓦斯由斷層涌出。在掘進(jìn)工作面后方50m的雙軌砌碹大巷頂板附近，形成一厚約15cm，長約30m的瓦斯層，層內(nèi)瓦斯?jié)舛却笥?0％。巷道內(nèi)的平均風(fēng)速為0.1m/s，風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葹?.4～0.5％。據(jù)統(tǒng)計，英國和德國瓦斯燃燒和爆炸事故的三分之二發(fā)生在頂板瓦斯層狀積聚的地點(diǎn)。各類巷道(包括回采工作面)都可能出現(xiàn)瓦斯層狀積聚。厚煤層傾斜巷道和大斷面頂板光滑的巷道內(nèi)，如果瓦斯涌出量較大，風(fēng)速較低（小于0.5m/s），就更容易形成層狀積聚。預(yù)防和處理瓦斯層狀積聚的方法有：37第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防①加大巷道的平均風(fēng)速，使瓦斯與空氣充分地紊流混合。一般認(rèn)為，防止瓦斯層狀積聚的平均風(fēng)速不得低于0.5～1m/s②加大頂板附近的風(fēng)速。如在頂梁下面加導(dǎo)風(fēng)板(圖10-6-8)將風(fēng)流引向頂板附近；或沿頂板鋪設(shè)風(fēng)筒，每隔一段距離接一短管；或鋪設(shè)接有短管的壓氣管(圖10-6-9)，將積聚的瓦斯吹散；在集中瓦斯源附近裝設(shè)引射器(圖10-6-10)。38第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防③將瓦斯源封閉隔絕。如果集中瓦斯源的涌出量不大時可用木板和粘土將其填實隔絕，或注入砂漿等凝固材料，堵塞較大的裂隙。④抽放瓦斯。⑤加強(qiáng)頂板附近瓦斯?jié)舛鹊臋z查3）頂板冒落孔洞內(nèi)積存瓦斯的處理

常用的方法有：用砂土將冒落空間填實；用導(dǎo)風(fēng)板或風(fēng)筒接岔（俗稱風(fēng)袖）引入風(fēng)流吹散瓦斯。39第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防4）恢復(fù)有大量瓦斯積存的盲巷或打開密閉時的處理措施

對此要特別慎重，必須制定專門的安全措施。首先應(yīng)由救護(hù)隊佩戴氧氣呼吸器進(jìn)入，測量瓦斯?jié)舛?，估算瓦斯積存量。再根據(jù)該區(qū)域的通風(fēng)能力，決定排放速度，一定要確保正常通風(fēng)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔怀?。如果瓦斯積存量較大，應(yīng)逐漸恢復(fù)通風(fēng)，以免大量瓦斯突然排出造成事故。排放瓦斯的工作最好在非生產(chǎn)班進(jìn)行。在回風(fēng)涉及的地區(qū)內(nèi)，機(jī)電設(shè)備應(yīng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或切斷電流。開動局部通風(fēng)機(jī)前要檢查風(fēng)扇和開關(guān)附近風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋植客L(fēng)機(jī)開動后要檢查有無循環(huán)風(fēng)和回風(fēng)中的瓦斯?jié)舛取?0第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防3）抽放瓦斯

這是瓦斯涌出量大的礦井或采區(qū)防止瓦斯積聚的有效措施。4）經(jīng)常檢查瓦斯?jié)舛群屯L(fēng)狀況這是及時發(fā)現(xiàn)和處理瓦斯積聚的前提，瓦斯燃燒和爆炸事故統(tǒng)計資料表明，大多數(shù)這類事故都是由于瓦斯檢查員不負(fù)責(zé)，玩忽職守，沒有認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)瓦斯檢查制度造成的。41第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防2、防止瓦斯引燃防止瓦斯引燃的原則，是對一切非生產(chǎn)必需的熱源，要堅決禁絕。生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源，必須嚴(yán)加管理和控制，防止它的發(fā)生或限定其引燃瓦斯的能力。《規(guī)程》規(guī)定，嚴(yán)禁攜帶煙草和點(diǎn)火工具下井；井下禁止使用電爐，禁止打開礦燈；井口房、抽放瓦斯泵房以及通風(fēng)機(jī)房周圍20m內(nèi)禁止使用明火；井下需要進(jìn)行電焊、氣焊和噴燈焊接時，應(yīng)嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定，對井下火區(qū)必須加強(qiáng)管理；瓦斯檢定燈的各個部件都必須符合規(guī)定，等等。42第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防采用防爆的電氣設(shè)備。目前廣泛采用的是隔爆外殼。即將電機(jī)、電器或變壓器等能發(fā)生火花、電弧或赤熱表面的部件或整體裝在隔爆和耐爆的外殼里，即使殼內(nèi)發(fā)生瓦斯的燃燒或爆炸，不致引起殼外瓦斯事故。對煤礦的弱電設(shè)施，根據(jù)安全火花的原理，采用低電流、低電壓，限制火花的能量，使之不能點(diǎn)燃瓦斯。供電閉鎖裝置和超前切斷電源的控制設(shè)施，對于防止瓦斯爆炸有重要的作用。因此，局部通風(fēng)機(jī)和掘進(jìn)工作面內(nèi)的電氣設(shè)備，必須有延時的風(fēng)電閉鎖裝置。高瓦斯礦井和煤(巖)與瓦斯突出礦井的煤層掘進(jìn)工作面，串聯(lián)通風(fēng)進(jìn)入串聯(lián)工作面的風(fēng)流中，綜采工作面的回風(fēng)道內(nèi)，傾角大于12o并裝有機(jī)電設(shè)備的采煤工作面下行風(fēng)流的回風(fēng)流中，以及回風(fēng)流中的機(jī)電硐室內(nèi)，都必須安裝瓦斯自動檢測報警斷電裝置。43第五節(jié)礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防在有瓦斯或煤塵爆炸危險的煤層中，采掘工作面只準(zhǔn)使用煤礦安全炸藥和瞬發(fā)雷管。如使用毫秒延期電雷管，最后一段的延期時間不得超過130ms。在巖