礦井瓦斯爆炸防治措施研究

王金來

摘? ?要：在煤礦事故頻發的時代，瓦斯爆炸事故作為最嚴重的災害引起了人們的高度重視。如何有效預防與控制煤礦瓦斯爆炸災害是我國煤礦安全生產工作急需解決的迫切問題之一。本文旨在基于對礦井瓦斯爆炸發生的條件及原因進行分析的基礎上，相應的提出見解并淺析防控技術及措施。

關鍵詞：礦井瓦斯? 爆炸條件? 事故原因? 防控措施

中圖分類號：X948? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0051-02

在目前看來，對于礦井瓦斯爆炸事故的預防和控制仍然面臨著巨大的挑戰。在基于對瓦斯爆炸機理與災害事故原因的研究基礎上，進行針對性地防控措施研究，將會有助于促進礦井瓦斯爆炸防控水平的穩步發展。對于礦井瓦斯爆炸的防控工作的研究對國家進步來說意義重大。

1? 瓦斯爆炸發生條件

對于瓦斯爆炸的本質來說，是瓦斯與空氣的混合氣體在一定的條件下發生的氧化反應，劇烈的熱反應釋放大量的能量和反應產物。礦井瓦斯爆炸伴隨而來的是高溫、沖擊波和有害氣體等相關災害的發生。

瓦斯爆炸需要滿足的基本條件：首先是瓦斯濃度在5%～16%的爆炸限度內;其次是其中的氧的濃度不低于12%;第三是要有可以引發爆炸的能量，高溫火源的溫度一般為650℃～750℃[1]。

（1）瓦斯的濃度。瓦斯爆炸的發生是在爆炸混合氣體中，瓦斯的含量達到一定的占比。一般來說，瓦斯爆炸的爆炸限度為5%～16%。簡單來說，如果混合氣體中的瓦斯濃度低于5%，由于參加化學反應的瓦斯含量的不足，不足以為爆炸提供相應的能量，在反應的過程中只會發生燃燒現象，而不會發生劇烈的爆炸現象;瓦斯濃度在9.5%時發生的爆炸，發生的氧化反應最為徹底，相應的發生的事故危害也會是最具破壞力的;如果混合氣體中的瓦斯濃度超過了16%，相對而言，此時滿足瓦斯爆炸的氧氣含量不能夠滿足化學反應的需求，只會有相應部分的瓦斯會發生反應，但并不會導致劇烈的爆炸發生[1]。

（2）足夠的氧氣含量。想要滿足瓦斯爆炸能夠持續發生，混合氣體中所含有的氧氣的濃度必須大于12%。在煤礦井下的實際環境中，除了少部分的封閉區域，為了滿足必須的工作環境，避免人員出現缺氧窒息的情況，在相應的工作區域，按相應的規定，環境中的氧氣含量不得低于20%。

（3）足夠能量的高溫點火源。作為引起爆炸所必需的點火源，對于瓦斯爆炸來說同樣也要達到一定的標準。首先是點火源的溫度不低于650°;其次是點火源所擁有的能量要大于0.28mJ;第三是點火源持續釋放能量的時間要大于瓦斯爆炸的感應時間。在實際的工作環境中，明火、煤炭自燃、撞擊火花、電火花等最有可能發生的現象，都能夠滿足以上條件。因此，在實際的井下工作中，要盡量避免一切可能會出現的打火現象。

2? 瓦斯爆炸事故原因分析

一般來說，事故的發生往往不會由單一的原因所引起，煤礦瓦斯爆炸事故同樣也是如此。在眾多的事故致因中，往往有幾項安全隱患發生時，事故就會引發。在礦井瓦斯爆炸事故中，能夠引發事故的原因往往有以下幾個方面。

（1）礦井環境中的瓦斯積聚。能夠造成這一現象的原因有很多，一般來說是由于煤礦井下的通風出現問題。

（2）井下環境中的高溫點火源。一般來說，在常見的煤礦井下環境中，常常出現的高溫火源有爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。在眾多火源中，尤其是放炮和電器設備產生的火花更為常見。

（3）煤礦的開采條件差。在實際的煤礦條件中，我國的煤礦中有多數的礦井屬于高危行列，如高瓦斯礦井，煤與瓦斯突出礦井等。因此，礦井下開采條件的制約是現實中需要面對的問題。

（4）礦井安全裝備不足、相應的管理措施落實不徹底。在實際的礦井工作環境中，安全裝備配置不足現象普遍存在，制定的安全方針不能得到完全落實。

（5）相關安全技術水平較差。在部分技術較為落后的煤礦中，往往會有一系列的由于技術水平達不到所導致的安全隱患，如采掘問題，通風問題，作業規范問題等。

（6）管理水平有待提高，安全意識有待加強。在眾多的慘痛教訓中，往往可以發現一個令人悲憤的現象。存在的安全隱患，由于管理水平的欠缺和安全意識的淡薄，最終會釀成悲劇的發生。因此，注重管理水平的提高和相關人員的安全意識培養在煤礦安全中十分重要，不容忽視。

3? 防控瓦斯爆炸的技術及措施

首先，針對煤礦瓦斯爆炸事故原因，提出瓦斯爆炸防控措施。第一，對開采煤礦進行事先瓦斯含量預估及抽采;第二，對礦井進行實時監測監控，防止瓦斯積聚;第三，嚴格要求火源控制，加強排查;第四，注重培養相關人才，加強管理落實，提高管理水平。

其次，采取抑爆技術措施。目前國內外礦井瓦斯抑爆技術及抑爆材料的研究，主要集中在瓦斯抑爆裝置技術、抑爆介質等[2]。

抑爆技術的主要原理是，通過抑爆材料在爆炸引發階段抑制或終止爆炸過程中的氧化反應，從而達到將爆炸危害降到最低的目的。按照觸發啟動的不同工作原理，可以分為主動式抑爆技術和被動式抑爆技術[2]。簡單來說，被動式抑爆技術是利用爆炸產生的沖擊波將至于巷道中的抑爆材料，如巖粉棚、抑爆水槽、水棚等釋放，使其作用于沖擊波后的火焰鋒面，達到抑爆效果。主動式抑爆技術是通過火焰傳感器將爆炸產生的光信號轉變為電信號，傳送給控制器，由控制器判斷發出指令，使釋放裝置在短時間內釋放抑爆材料，形成抑爆介質空間屏障，達到抑爆效果。

抑爆介質的抑爆原理是發揮材料的特性，在瓦斯爆炸的反應過程中，作用于爆炸產生的沖擊火焰，達到衰減甚至中斷爆炸的目的。在眾多專家所研究的抑爆材料中，常見的有惰氣、水系材料、粉體和氣溶膠、多孔材料等[2]。

4? 結語

有效預防與控制煤礦瓦斯爆炸災害一直以來都是我國煤礦安全生產工作急需解決的迫切問題。當前所做的研究在運用到實際生產中需要面對的復雜工況下的適用性以及經濟成本問題等，仍需進一步研究。國內外相關專家致力于改變這一現象所付出的努力與取得的成果激勵著我們，我們要始終致力于研究出最為合適有效的礦井瓦斯爆炸的防控技術與措施，為安全生產增加一份保障。

參考文獻

[1] 彭英，健寧虎.煤礦瓦斯爆炸防控措施研究[J].山西大同大學學報：自然科學版，2018，34（5）：61-64，82.

[2] 羅振敏，蘇彬，王濤，等.礦井瓦斯控爆技術及材料研究進展[J].中國安全生產科學技術，2019，15（2）：17-24.