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1、中北大学成人教育学院2011届毕业论文 矿井瓦斯爆炸事故研究学生姓名： 吕振华 学号： 函授站点： 孝义函授站 专业： 矿山安全技术与监察 指导教师： 于雁武 2013年10月矿井瓦斯爆炸事故研究 摘 要煤矿频繁发生瓦斯燃烧、爆炸事故，暴露了部分煤矿隐患排查不细致、通风瓦斯管理混乱等突出问题，同时也暴露出对技改矿井安全监管不严格，打击非法违法生产存在薄弱环节和漏洞。煤炭是我国的主要能源，要保证煤炭工业持续、稳定、健康发展,预防、控制瓦斯爆炸事故，实现煤矿安全生产是关键，认真吸取事故教训，深化煤矿瓦斯专项整治，有效防范和坚决遏制煤与瓦斯突出事故势在必行。安全管理水平不高，技术措施实施不到位是我国
2、煤矿发生瓦斯爆炸事故的重要原因。为预防瓦斯爆炸事故的发生，必须认真贯彻落实好瓦斯爆炸事故的预防工作和具体实施方案。因此，本文对煤矿瓦斯爆炸事故的预防作为重点描述。首先，本文对瓦斯进行了基本介绍，认识到了瓦斯爆炸的条件、危害；其次，介绍了瓦斯爆炸的特性和原因；最好在介绍瓦斯爆炸的原因和危险源系统特性的基础上，通过简要分析煤矿安全管理体系，按照决策阶段、实施阶段、评价检验阶段、事故减少策略阶段、反馈阶段五步骤探讨来了瓦斯爆炸事故预防的安全技术措施，以便更好的对瓦斯爆炸事故做好预防。 关键词：瓦斯爆炸，事故预防，安全管理，技术措施 目 录第一章 绪 论11.1 引言11.2 矿井瓦斯爆炸事故的研究意
3、义1第二章 瓦斯爆炸的概论22.1 瓦斯爆炸的基本认识22.1.1矿井瓦斯概念22.1.2矿井瓦斯赋存22.1.3瓦斯爆炸的条件22.2瓦斯爆炸的危害3第三章 瓦斯爆炸特征与原因43.1瓦斯爆炸的特征43.2瓦斯爆炸的原因4第四章矿井瓦斯爆炸事故预防64.1.煤矿安全管理体系分析与启示64.2 瓦斯爆炸事故预防措施74.2.1瓦斯爆炸事故预防策略74.2.2瓦斯爆炸事故预防安全技术措施10第五章 结 论11参考文献12致 谢13中北大学成人教育学院2011届毕业论文13第一章 绪 论1.1 引言 我国是世界产煤大国，煤炭在国民经济中占举足轻重的地位。同时也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。据统
4、计，全国煤矿每年死亡人数一直在近万左右，每年煤矿因伤亡事故造成的直接经济损失约十几亿元人民币。而产量与我国接近的美国，其死亡人数一直在30人左右。为推进煤炭产业升级，与世界先进产煤国家竞争，必须改变目前煤矿事故多发，伤亡惨重的局面。而目前，每次在瓦斯灾难发生后，从中央到地方紧急动员，对伤亡人员进行抢救，对受难家属进行赔偿，对安全隐患进行整改，对相关负责人和相关领导进行处理。固然，这样高效率的处理每次都能给公众一个满意的结果，但归根结底基本上只能治“标”，不能治“本”，要想治“本”，必须对目前的煤炭行业安全管理体制进行改革。煤矿生产系统是一个半人工、半自然的动态复合系统，同时也是一个事故发生系统
5、。其各类事故具有在纯自然环境和人工环境下完全不同的致因特征性。尤其是瓦斯爆炸事故，危险源多，空间分布复杂，且相互制约，致因因素复杂，随机性、隐蔽性强。这些因素给瓦斯爆炸事故危险源管理工作带来了极大困难，致使矿井瓦斯安全管理水平难以提高。纵观我国煤矿历年事故统计资料，呈现出的一个重要特点：一次死亡人数在3人以上的重特大瓦斯爆炸事故占有相当大的比重。这些重特大瓦斯爆炸事故，人员伤亡多，经济损失惨重，造成的社会影响比较恶劣。鉴于矿井瓦斯爆炸事对煤矿安全生产造成的严重威胁，无论从煤矿安全管理抑或从煤矿安全监察角度看，都极有必要研究矿井瓦斯爆炸事故，以便对矿井瓦斯爆炸事故的处理、预防，提供理论和技术上的
6、指导和支持。本文重点阐述煤矿瓦斯爆炸事故的预防工作。对瓦斯爆炸事故预防进行探讨，可以加深对我国煤矿事故预防状况和安全管理工作的认识。同时，根据事故预防工作中发现的薄弱环节，可以提出有针对性的安全设计策略和管理措施。1.2 矿井瓦斯爆炸事故的研究意义 针对目前瓦斯爆炸事故频发的现状，做好事故预防工作是当前的重中之重。然而，不少煤矿的事故预防工作很不到位，这也是事故多发的原因之一。因此，队事故预防进行深层研究是非常有必要的。一是可以改善煤矿安全管理。通过对事故预防研究具体分析，可以发现安全管理机制与生产经营机制匹配上的缺陷，采取相应的改进措施，进而改善煤矿的安全管理。二是可以加强安全技术对策。通过
7、事故预防的深层解剖，可以发现煤矿瓦斯爆炸事故预防过程中，人、机、环境系统安全匹配上的缺陷，为加强安全技术对策提供依据。因此，研究矿井瓦斯爆炸事故，对于提高煤矿安全管理水平，加强安全技术对策，预防瓦斯爆炸事故具有重大的意义。第二章 瓦斯爆炸的概论2.1 瓦斯爆炸的基本认识矿井瓦斯爆炸是一种热-链式反应（也叫链锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源给予的热能）后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也叫自由基）。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多
8、，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中度作用下产生的激烈氧化反应。2.1.1矿井瓦斯概念 瓦斯是井下采掘过程中从煤和围岩中涌出的有害气体的总称，主要成分是甲烷。瓦斯爆炸是一种可燃气体的化学爆炸。根据爆炸的传播速度，可将爆炸分为：燃烧、爆燃、爆轰。爆燃与爆轰的最大区别是爆燃传播速度小于该物质中声速的传播速度，而爆炸速度则大于该物质中声速的传播速度。 2.1.2矿井瓦斯赋存 在煤层中的赋存状态：游离状态和吸附状态。2.1.3瓦斯爆炸的条件一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。具体条件如下： (1)瓦斯浓度瓦斯爆炸
9、有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为516当瓦斯浓度低于5时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为95时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。 (2)引火温度瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650750。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7一8时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低
10、；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以，在有瓦斯的矿井中作业，必须严格遵照煤矿安全规程的有关规定。 (3)氧的浓度实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12以上，就可能发生爆炸。因此，对火区应严加管理，在启封火区时更应格外慎重，必须在火熄灭
11、后才能启封。2.2瓦斯爆炸的危害 （1）爆炸产生高温。爆炸时产生的热量，使周围气体温度迅速升高，爆炸瞬间的温度为18502650。这样的高温，会造成人员伤亡，并可能引起火灾，烧毁设备、设施，损坏巷道。（2）爆炸产生高压气体和强大冲击波。由于爆炸时气体温度骤然升高，引起爆源附近气体体积急速膨胀，气体压力突然增大，形成强大的高压冲击波。强大的冲击波可使井下人员遭受伤亡，严重摧毁巷道支架、井下设施和设备，造成巷道顶板冒落。此外，在爆炸冲击波的作用下，会使另外积存的瓦斯冲出，并能扬起大量煤尘，从而造成瓦斯或煤尘的连续爆炸，使灾害扩大。（3）爆炸产生大量的有毒、有害气体。瓦斯爆炸要消耗大量氧气，同时伴生
12、大量的有害气体，其中主要是一氧化碳和二氧化碳。若有煤尘参与爆炸，产生的一氧化碳气体会更多，造成的人员伤亡更严重。统计资料表明，瓦斯、煤尘爆炸事故中死亡的人数，90%左右都是因为一氧化碳中毒、窒息死亡。第三章 瓦斯爆炸特征与原因3.1瓦斯爆炸的特征根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下一些特点:（1）瓦斯爆炸多为大事故； （2）事故地点多发生在采煤与掘进工作面； （3）瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大； （4）多为火花引爆； （5）高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生； （6）瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿； （7）基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故多发。3.2瓦斯爆炸的原因 （1）瓦斯爆炸的物理
13、因素瓦斯爆炸需要同时具备三个物理条件：一是要有瓦斯源的存在，瓦斯源的浓度在5%-16%；二是要有引爆的火源存在；三是要有足够的氧气参与爆炸反应，一般空气中氧气浓度在12%以上。只有同时具备了上述条件才能导致瓦斯爆炸事故。由于井下空气中有足够的氧气，因此预防、控制瓦斯爆炸事故，应从认识掌握瓦斯积聚超限和引爆火源产生的原因着手。 瓦斯积聚 根据大量事故调查显示，煤矿井下瓦斯积聚超限的多发地点多为掘进工作面、采煤工作面、采空区等地方。主要是煤巷掘进中煤巷单位面积瓦斯涌出量较大，仅依靠局扇通风、风机停转或供风不足、电气设备防爆性差等原因导致瓦斯积聚达到爆炸极限。 造成瓦斯积聚超限的可能因素包括通风系统
14、和瓦斯浓度。 通风系统：主扇能力不足，主扇故障，通风系统被破坏，风桥、密闭漏风，回风巷冒顶堵塞，风门打开，风流短路，风筒漏风，违反规定的串联通风，作业点风量不足，风速太低，无局扇，局扇随意开停，局扇风量不足等。 瓦斯浓度：采空区瓦斯涌出，上隅角瓦斯积聚，违章排放瓦斯，盲巷瓦斯积聚，过断层或破碎带，局部瓦斯未得到及时处理，没有瓦斯检测报警装置，装置失灵或位置不当，无瓦检员，瓦检员空班漏检，电路故障，违章停电等。 引起瓦斯爆炸事故的火源 井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸。通过系统分析，可能引起瓦斯爆炸的火源主要有20种（见表3.2）。在这20种火源中，放炮和机电火花是最常引起瓦斯爆炸的火源，并且随着煤矿机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故将逐渐增多。表3.2引燃引爆火源因素表序号引燃引爆火源因素序号引燃引爆火源因素1违章吸烟11液压联轴节过负荷运转2用电炉灯泡等井下取暖12放炮火花3违章在井下焊接13金属撞击火花4擅自打开矿灯14冒顶岩石撞击起火5供电线路老化、漏电15摩擦生热6电缆受损短路16静电火花7电缆违章接头17雷电冲击火花8电器设备失爆18煤炭自燃9电器综合保护失效19防火措施不完善10违章带电作业20隔爆装置失灵煤矿安全规程、井下爆破操作规程、井下电器设备防爆手册等对这些火源
