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[摘要]：详细阐述了瓦斯的主要特征，瓦斯爆炸的规律、过程、危害，分析了瓦斯爆炸事故的原因，总结出预防瓦斯爆炸的措施。
[关键词]：瓦斯爆炸 危害 预防措施
中图分类号：TQ517.5 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）12- 0254 -01
0 前言
发生在煤矿井下的瓦斯爆炸是最严重的煤矿灾害之一，通常造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失。20世纪60年代以来，由于大型高效通风机的投入使用，自动遥测监控装置的使用和采用了瓦斯抽放等一系列技术措施，瓦斯爆炸事故已逐渐减少，但还是不能完全杜绝。所以掌握瓦斯爆炸的特征、规律和防治措施极为重要。
1 瓦斯的主要特性和燃烧爆炸的规律
矿井瓦斯是井下以甲烷（01）为主的有毒、有害气体的总称。根据其危害性可分为三类：①具有燃烧和爆炸的气体，主要有CH4，CO，H2，H2S等；②具有窒息性的气体，主要有CO2，CH4等；③具有毒性的气体，主要有CO，H2S，NO2，SO2等。
其中以沼气的含量最多、占90%以上，它是关系矿井能否发生瓦斯爆炸的决定因素，因此这里说的瓦斯主要是指沼气。
沼气是—种五色无味的气体，是看不见、摸不着、闻不到的东西，较空气轻，经常漂浮在巷道上半部及独头上山和冒顶绞架处，是煤矿安全生产中最隐蔽的敌人，它具有能燃烧、能爆炸、能使人窒息的多种危害性。它最主要的危害是曝炸。沼气的燃烧爆炸是有规律的。
沼气在空气中的含量在5%以下时，遇到高温火源一般只发生燃烧，而不发生爆炸。但是，如果井下含有其他爆炸气体，这种混合爆炸气体的爆炸限度就会有很大变化，很可能降到5%以卞。绝不能机械地认为沼气含量在5%以下时绝不会爆炸，而随便改变或提高保安规程规定的沼气最大允许含量（国家保安规程中规定：风流中的沼气含量不得超过1%，局部地点的沼气含量不能超过2%）。
沼气在空气中的含量在16%以上时，一般也不能爆炸，这是因为沼气含量增加，空气中的氧气就会相对减少，而氧气不足，就不利于沼气的燃烧和爆炸。因为沼气吸热量比较大，燃烧时放出的热量被多余的沼气吸收，因此就不能引起更激烈的燃烧和爆炸。如果矿井空气中含有其他爆炸气体，即使沼气含量超过16%，仍可发生爆炸。如果不含有其他爆炸气体，沼气含量超过16%虽然不能爆炸，但却有严重的窒息作用，沼气含量达到43%，就会使人立即窒息死亡。
在通常情况下，沼气在空气中的含量只有在5%以上，16%以下时遇到火才能爆炸，含量在9.5%的爆炸最猛烈，这是沼气的爆炸规律，违反了它就会发生爆炸事故。只要有效地控制沼气含量，不让它超过爆炸限度和有效地杜绝井下的引爆火源，就能做到矿井安全生产。
2 瓦斯爆炸的过程及其危害
2.1 瓦斯爆炸的化学反应过程
瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生激烈氧化反应的过程。
矿井瓦斯爆炸是一种热—链反应过程（也称连锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量后，反应分子的链即行断裂，离解成2个或2个以上的游离基（也称自由基）。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2个或2个以上游离基。这样循环不已，游离基越来越多，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。
2，2 瓦斯爆炸的产生和传播过程
爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，就将发生瓦斯的初燃，初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。
爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和O2，而火源又未消呋，就可能发生第二次爆炸。瓦斯涌出较大的矿井，如果在火源熄灭前，瓦斯浓度又达到爆炸浓度，也能发生再次爆炸。
2.3 瓦斯爆炸的危害
矿内瓦斯爆炸的有害因素是高温、冲击波和有害气体。焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，速度大、温度高。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被點燃而发生火灾。
冲击波锋面压力由几个到20atm，前向冲击波叠加和反射时可达100atm，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。瓦斯爆炸后生成大量有害气体，CO生成量较大，若有煤尘参与爆炸，往往成为人员大量伤亡的主要原因。
3 瓦斯爆炸事故原因
3.1 引爆火源
井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸，但主要火源是放炮和机电火花。随着煤矿机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐渐增多。
3.2 瓦斯来源
矿井中的瓦斯有以下五个来源，即从采落下来的煤炭内放散出来的，从采掘工作面的煤壁内放散出来的，从煤巷两帮及顶底板放散出来的，从采空区周围煤壁中正常放散出来的及周期来压引起采空区瓦斯瞬间涌出，煤与瓦斯突出是造成工作面瓦斯瞬时大量涌出的又一来源。
3.3 瓦斯爆炸发生地点
煤矿任何地点都有发生爆炸的可能性，但大部分爆炸事故发生在采掘工作面。
采煤工作面容易发生瓦斯爆炸的地点为工作面上隅角。因为采空区内集存高浓度瓦斯，上隅角又往往是采空区漏风的出口，漏风将高浓度瓦斯带出；工作面出口风流直角转弯，上隅角形成涡流后，瓦斯不容易被风流带走，所以容易积聚瓦斯，能达到爆炸浓度。上隅角附近常设置回柱绞车等机电设备；工作面上出口附近的煤帮在集中应力作用下，变得比较疏松，自由面多，放炮时容易发生虚炮，产生火源的机会多。 采煤工作面另一容易发生爆炸事故的地点是采煤机工作时切割机构附近。截槽内、截盘附近和机壳与工作面煤壁之间，瓦斯涌出量大，通风不好，容易积聚瓦斯。
掘进工作面较易发生瓦斯爆炸的原因，一方面是这些地点采用局部通风机通风，如果局部通风机停止运转、风筒末端距工作面较远、风筒漏风太大或局部通风机供风能力不够，以致风量不足或风速过低，瓦斯容易积聚。另一方面，放炮、掘进机械、局部通风机、电钻等的操作管理如不符和规定，则容易产生高温火源。
大量的煤与瓦斯突出造成矿井风流逆转，瓦斯进入矿井主要进风巷道，遇到火源爆炸。例如大平矿“10.20”事故，由于石门误揭煤，造成煤与瓦斯突出，大量瓦斯进入主要进风大巷遇到架线电机车火花发生爆炸而又引起多次爆炸。
3.4安全管理漏洞
（1）通风系统不完善、不到位，存在风量配备不足超通风能力生产情况。
（2）瓦斯检查监督不到位，安全监测、漏电系统不灵敏，电气设备失爆等。
（3）安全仪器、瓦斯检查人员配备不足。
（4）全措施制定不完善，落实不到位。
4 预防瓦斯爆炸的措施
瓦斯爆炸必须具备3个条件：①瓦斯浓度在爆炸范围内（5%-16%）；②高于最低点燃能量的热源（65°～75°）存在的时间大于瓦斯的引火感应期；③瓦斯一空气混合气体中的氧气浓度大于12%。后一条件在生产井巷中是始终具备的， 所以预防瓦斯爆炸的措施，就是防止瓦斯的积聚和杜绝或限制高温热源的出现。
4.1防止瓦斯积聚
（1）加强通风，合理分配风量，吹散瓦斯。
（2）认真执行瓦斯检查与监测制度。
（3）及时处理容易积聚瓦斯的地点。
（4）对煤与瓦斯突出矿井；建立专门防突队伍，严格防突措施的落实，防止瓦斯无控制的大量涌出。
4.2杜绝火源，防止瓦斯引燃
（1）严格井口检查制度，严禁携带烟草和点火物品下井；人井人员严禁穿化纤衣服；井下严禁使用电炉，严禁拆开矿灯；井口房、抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20m以內禁止水炮泥。
（3）井下电气设备的选用必须符合《规程》第四百四十四条的规定。
（4）防止机械摩擦火花引燃瓦斯。
（5）高速移动的物质产生的静电放电现象，由于煤矿井下湿度较大，可使静电电荷与大地慢慢导通放电；所以在一般情况下并无静电放电发生，但是在湿度较低的环境（低于40%）中，其静电的产生是不可忽视的。因此应当保持矿井 环境湿度在40%以上。
5 结语
瓦斯爆炸是—种强烈的气体燃烧动力现象，其中涉及大爆轰物理、化学反应动力学、燃烧学及流体力学等多方面的知识。由于这一现象的复杂性，因此，当前仍有许多领域还处于研究探讨之中。
[关键词]：瓦斯爆炸 危害 预防措施
中图分类号：TQ517.5 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）12- 0254 -01
0 前言
发生在煤矿井下的瓦斯爆炸是最严重的煤矿灾害之一，通常造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失。20世纪60年代以来，由于大型高效通风机的投入使用，自动遥测监控装置的使用和采用了瓦斯抽放等一系列技术措施，瓦斯爆炸事故已逐渐减少，但还是不能完全杜绝。所以掌握瓦斯爆炸的特征、规律和防治措施极为重要。
1 瓦斯的主要特性和燃烧爆炸的规律
矿井瓦斯是井下以甲烷（01）为主的有毒、有害气体的总称。根据其危害性可分为三类：①具有燃烧和爆炸的气体，主要有CH4，CO，H2，H2S等；②具有窒息性的气体，主要有CO2，CH4等；③具有毒性的气体，主要有CO，H2S，NO2，SO2等。
其中以沼气的含量最多、占90%以上，它是关系矿井能否发生瓦斯爆炸的决定因素，因此这里说的瓦斯主要是指沼气。
沼气是—种五色无味的气体，是看不见、摸不着、闻不到的东西，较空气轻，经常漂浮在巷道上半部及独头上山和冒顶绞架处，是煤矿安全生产中最隐蔽的敌人，它具有能燃烧、能爆炸、能使人窒息的多种危害性。它最主要的危害是曝炸。沼气的燃烧爆炸是有规律的。
沼气在空气中的含量在5%以下时，遇到高温火源一般只发生燃烧，而不发生爆炸。但是，如果井下含有其他爆炸气体，这种混合爆炸气体的爆炸限度就会有很大变化，很可能降到5%以卞。绝不能机械地认为沼气含量在5%以下时绝不会爆炸，而随便改变或提高保安规程规定的沼气最大允许含量（国家保安规程中规定：风流中的沼气含量不得超过1%，局部地点的沼气含量不能超过2%）。
沼气在空气中的含量在16%以上时，一般也不能爆炸，这是因为沼气含量增加，空气中的氧气就会相对减少，而氧气不足，就不利于沼气的燃烧和爆炸。因为沼气吸热量比较大，燃烧时放出的热量被多余的沼气吸收，因此就不能引起更激烈的燃烧和爆炸。如果矿井空气中含有其他爆炸气体，即使沼气含量超过16%，仍可发生爆炸。如果不含有其他爆炸气体，沼气含量超过16%虽然不能爆炸，但却有严重的窒息作用，沼气含量达到43%，就会使人立即窒息死亡。
在通常情况下，沼气在空气中的含量只有在5%以上，16%以下时遇到火才能爆炸，含量在9.5%的爆炸最猛烈，这是沼气的爆炸规律，违反了它就会发生爆炸事故。只要有效地控制沼气含量，不让它超过爆炸限度和有效地杜绝井下的引爆火源，就能做到矿井安全生产。
2 瓦斯爆炸的过程及其危害
2.1 瓦斯爆炸的化学反应过程
瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生激烈氧化反应的过程。
矿井瓦斯爆炸是一种热—链反应过程（也称连锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量后，反应分子的链即行断裂，离解成2个或2个以上的游离基（也称自由基）。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2个或2个以上游离基。这样循环不已，游离基越来越多，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。
2，2 瓦斯爆炸的产生和传播过程
爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，就将发生瓦斯的初燃，初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。
爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和O2，而火源又未消呋，就可能发生第二次爆炸。瓦斯涌出较大的矿井，如果在火源熄灭前，瓦斯浓度又达到爆炸浓度，也能发生再次爆炸。
2.3 瓦斯爆炸的危害
矿内瓦斯爆炸的有害因素是高温、冲击波和有害气体。焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，速度大、温度高。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被點燃而发生火灾。
冲击波锋面压力由几个到20atm，前向冲击波叠加和反射时可达100atm，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。瓦斯爆炸后生成大量有害气体，CO生成量较大，若有煤尘参与爆炸，往往成为人员大量伤亡的主要原因。
3 瓦斯爆炸事故原因
3.1 引爆火源
井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸，但主要火源是放炮和机电火花。随着煤矿机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐渐增多。
3.2 瓦斯来源
矿井中的瓦斯有以下五个来源，即从采落下来的煤炭内放散出来的，从采掘工作面的煤壁内放散出来的，从煤巷两帮及顶底板放散出来的，从采空区周围煤壁中正常放散出来的及周期来压引起采空区瓦斯瞬间涌出，煤与瓦斯突出是造成工作面瓦斯瞬时大量涌出的又一来源。
3.3 瓦斯爆炸发生地点
煤矿任何地点都有发生爆炸的可能性，但大部分爆炸事故发生在采掘工作面。
采煤工作面容易发生瓦斯爆炸的地点为工作面上隅角。因为采空区内集存高浓度瓦斯，上隅角又往往是采空区漏风的出口，漏风将高浓度瓦斯带出；工作面出口风流直角转弯，上隅角形成涡流后，瓦斯不容易被风流带走，所以容易积聚瓦斯，能达到爆炸浓度。上隅角附近常设置回柱绞车等机电设备；工作面上出口附近的煤帮在集中应力作用下，变得比较疏松，自由面多，放炮时容易发生虚炮，产生火源的机会多。 采煤工作面另一容易发生爆炸事故的地点是采煤机工作时切割机构附近。截槽内、截盘附近和机壳与工作面煤壁之间，瓦斯涌出量大，通风不好，容易积聚瓦斯。
掘进工作面较易发生瓦斯爆炸的原因，一方面是这些地点采用局部通风机通风，如果局部通风机停止运转、风筒末端距工作面较远、风筒漏风太大或局部通风机供风能力不够，以致风量不足或风速过低，瓦斯容易积聚。另一方面，放炮、掘进机械、局部通风机、电钻等的操作管理如不符和规定，则容易产生高温火源。
大量的煤与瓦斯突出造成矿井风流逆转，瓦斯进入矿井主要进风巷道，遇到火源爆炸。例如大平矿“10.20”事故，由于石门误揭煤，造成煤与瓦斯突出，大量瓦斯进入主要进风大巷遇到架线电机车火花发生爆炸而又引起多次爆炸。
3.4安全管理漏洞
（1）通风系统不完善、不到位，存在风量配备不足超通风能力生产情况。
（2）瓦斯检查监督不到位，安全监测、漏电系统不灵敏，电气设备失爆等。
（3）安全仪器、瓦斯检查人员配备不足。
（4）全措施制定不完善，落实不到位。
4 预防瓦斯爆炸的措施
瓦斯爆炸必须具备3个条件：①瓦斯浓度在爆炸范围内（5%-16%）；②高于最低点燃能量的热源（65°～75°）存在的时间大于瓦斯的引火感应期；③瓦斯一空气混合气体中的氧气浓度大于12%。后一条件在生产井巷中是始终具备的， 所以预防瓦斯爆炸的措施，就是防止瓦斯的积聚和杜绝或限制高温热源的出现。
4.1防止瓦斯积聚
（1）加强通风，合理分配风量，吹散瓦斯。
（2）认真执行瓦斯检查与监测制度。
（3）及时处理容易积聚瓦斯的地点。
（4）对煤与瓦斯突出矿井；建立专门防突队伍，严格防突措施的落实，防止瓦斯无控制的大量涌出。
4.2杜绝火源，防止瓦斯引燃
（1）严格井口检查制度，严禁携带烟草和点火物品下井；人井人员严禁穿化纤衣服；井下严禁使用电炉，严禁拆开矿灯；井口房、抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20m以內禁止水炮泥。
（3）井下电气设备的选用必须符合《规程》第四百四十四条的规定。
（4）防止机械摩擦火花引燃瓦斯。
（5）高速移动的物质产生的静电放电现象，由于煤矿井下湿度较大，可使静电电荷与大地慢慢导通放电；所以在一般情况下并无静电放电发生，但是在湿度较低的环境（低于40%）中，其静电的产生是不可忽视的。因此应当保持矿井 环境湿度在40%以上。
5 结语
瓦斯爆炸是—种强烈的气体燃烧动力现象，其中涉及大爆轰物理、化学反应动力学、燃烧学及流体力学等多方面的知识。由于这一现象的复杂性，因此，当前仍有许多领域还处于研究探讨之中。