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次更改批準審核制定方案設計，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害之一。近年來，瓦斯爆炸事件在煤礦頻發(fā)，嚴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、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熱源發(fā)生的劇烈的連鎖反應，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。瓦斯爆炸的化學反應式如下：（1）或 （2）應該指出，瓦斯爆炸是一個復雜的化學反應過程，以上化學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（熱—鏈式反應）。當爆炸性混合氣體吸收一定能量（熱能）后，反應分子鏈斷裂，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，化學反應也愈來愈快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式氧化反應。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)生在采煤與掘進工作面；③瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大，破壞力極強；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1850℃-2650℃)不僅會燒傷職工、燒壞設備，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，從而加重災害程度，擴大災害面積；爆炸產(chǎn)生的高壓可破壞巷道和設備；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備、機械設備和支架，引起巷道頂板巖石冒落，垮塌的巖石及支架堆積物可能導致痛風系統(tǒng)的破壞，并使救災和救護傷員的措施大為復雜化。爆炸后產(chǎn)生的有害氣體(如CO達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防爆炸和抑制爆炸。預防爆炸主要有:優(yōu)化通風網(wǎng)絡及通風系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯?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害事故所造成的損失。瓦斯爆炸的預防措施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;研制鉆進能力更強的鉆機具；完善和提高擴孔技術(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力鉆機及配套機具，如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。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，當發(fā)現(xiàn)瓦斯異?；蛴谢鹪串a(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。嚴禁攜帶引火物下井,嚴禁吸煙和用電爐取暖,加強火區(qū)管理,嚴禁明火和明電照明。=2\*GB3②防止電火花引燃瓦斯。電器設備的防爆性能良好,完善井下設備的“三大保護”,檢修電器設備不準帶電作業(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,嚴禁明電放炮,嚴格執(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)化通風網(wǎng)絡及通風系統(tǒng)合理可靠的通風系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災害擴大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時設計，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，當瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預先設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，具有適應性強，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，及時將預先放置的水、巖粉、、等噴灑到巷道中，從而達到抑制爆炸火焰?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