瓦斯爆炸

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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,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[1]
中文名
瓦斯爆炸
性 质
热---链式反应
特 点
燃烧或爆炸式的氧化反应
方程式
CH4+2O2→CO2+2H2O

爆炸条件 编辑

瓦斯爆炸的条件是:一定浓度的瓦斯、高温火源的存在
瓦斯爆炸 瓦斯爆炸
和充足的氧气。方程式为 CH4+2O2→CO2+2H2O条件点燃
预防需要先开窗,不能有明火或者任何火花[1]

瓦斯浓度

瓦斯爆炸有一定的浓度范围,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5%~16%
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9.5%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[1]

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650℃~750℃。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;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[1]

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,必须在火熄灭后才能启封[1]

煤矿常见的瓦斯爆炸的原因 编辑

1 装备不足、管理不落实 矿井安全装备配置不足,“先抽后采,监测监控,以风定产”方针未得到完全落实。很多煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行,监控系统也不能有效发挥作用。另外瓦斯爆炸事故的发生,主要是由于管理上存在缺陷造成某些作业人员的违章失职[2]
2 企业职工安全意识淡薄,文化素质较低 据有关数据分析,大部分煤矿的瓦斯爆炸都是由于工作人员的违章操作造成的,并且绝大多数瓦斯事故都是由于“三违”引起的。煤矿的很多职工文化程度低,没有经过正式安全培训就下井,常常采用师带徒的方式参与采掘等作业,缺乏基本的安全生产知识,不懂通风安全管理操作规程,思想麻痹,违章作业,冒险蛮干现象严重[2]
3 瓦斯积聚的存在 瓦斯积聚是指采掘工作面及其他地点,体积大于0.5m3的空间内积聚瓦斯浓度达到或超过2%的现象。瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根本原因。造成瓦斯积聚的原因很多,主要有:矿井主通风机供风能力不足或通风系统不合理造成矿井缺风;掘进工作面或其它需单独供风的巷道,因局部通风机、风筒原因使得瓦斯积聚;采煤工作面上隅角和采空区瓦斯积聚;巷道变形、调节风门故障等造成通风不良[2]
4 引爆火源的现象存在 在个别煤矿中,引爆火源的问题仍然存在。如有的矿井仍有明电、明火下井,井下电气设备存在失爆的现象,甚至有的电工不懂技术或不负责任的,在拆除或损坏了防爆密闭圈,造成了失爆。煤矿井下引爆瓦斯的火源主要有:爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等[2]
 

防止瓦斯爆炸的措施 编辑

1 优化通风网络及通风系统,防止瓦斯积聚 合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施,瓦斯防治工程与采掘工程,必须同时设计,超前施工,同时投入使用。采煤工作面必须保持风路畅通,每个掘进工作面必须有合理的进风和回风路线,避免形成串联通风。另外在采煤过程中,采煤工作面回风隅角容易积聚瓦斯,应及时有效地处理该区域积聚的瓦斯。处理的方法有:挂风障引流法、风筒导风法、移动泵站抽放法、尾巷排放瓦斯法、液压局部通风机吹散法[2]
.2 矿井瓦斯浓度及火源监测技术 矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要,当发现瓦斯异常或有火源产生,立即采取措施可防止爆炸事故的发生。我国开发了KJ系列矿井安全监控系,以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。按照国家煤矿安全监察局要求,所有矿井均要求安装矿井安全综合监控系统。安全监控系统的应用,为煤矿的安全生产做出了很大的贡献,但是,决不能替代专职安全检测人员的井下现场检测[2]
.3 强化安全生产检查 要侧重检查人们在井下作业中,违章把火种带人井下、违章用电、违章放炮、违章敲打矿灯等具有导致瓦斯爆炸事故的异常行为,另外要侧重检查瓦斯抽放、通风管理、瓦斯监测、电气设备防爆等,并要做到改变其异常,达到安全生产的客观要求,从而控制瓦斯爆炸事故的发生[2]
4 强化进行全员安全培训工作 首先企业领导干部要进行安全生产培训,使其懂技术、懂经营管理、懂安全生产法规,学会按煤矿生产规律办事,严格执行“安全第一、预防为主”的安全生产方针,做到“责任明确,制度完善,执行有力,监督严格”。另外工人是第一生产者,通过生产技术和安全培训,提高煤矿工人的技术素质、应变能力、安全意识和自我保护能力,才能杜绝违章作业、冒险蛮干和避免瓦斯事故的发生[2]
5 加快新技术的研究力度,实现瓦斯综合治理跨越式发展 加大“先抽后采”力度,实现煤矿瓦斯治理的根本转变。积极实施“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略,依靠科技进步,实现采煤采气一体化、地面与井下抽放一体化,瓦斯抽放和利用一体化。积极开展松软突出煤层水平长钻孔打钻技术、低透气性煤层快速高效增透强化抽放技术、地面钻孔钻进固孔技术等关键技术攻关研究。加快巷道瓦斯涌出特征、声发射监测技术、电磁辐射监测技术等工作面非接触连续预测及预警技术研究进度,并将信号并入矿井安全监测系统实现连续监测技术的创新性研究。通过工艺技术攻关研究,实现瓦斯综合治理的技术突破。[2]

防聚措施

(1)加强通风。使瓦斯浓度降低到《煤矿安全规程》规定的浓度以下,即采掘工作面的进风风流中不超过0.5%,回风风流不超过1%,矿井总回风流中不超过0.75%。
(2)加强检查工作。及时检查各用风地点的通风状况和瓦斯浓度,查明隐患进行处理,是日常进行瓦斯管理的重要内容。我国20世纪80年代所用的甲烷检查仪器有:光学甲烷检定器、热放式甲烷检定器、甲烷警报器和甲烷遥测警报仪等。90年代以后使用比较先进的TX系列智能便携式气体监测仪和遥测仪器等。
(3)对瓦斯含量大的煤层,进行瓦斯抽放[1] ,降低煤层及采空区的瓦斯涌出量

防燃措施

(1)井口房、瓦斯抽放站及主要通风机房周围20m内禁止使用明火。
(2)瓦斯矿井要使用安全照明灯,井下禁止拆开矿灯,禁止携带烟草及点火工具下井。
(3)严格管理井下火区。
(4)严格执行放炮制度。
(5)严格掘进工作面的局部通风机管理工作,局部通风机要设有风电闭锁装置
(6)瓦斯矿井的电气设备要符合《煤矿安全规程》关于防爆性能的规定。
(7)随采矿机械化程度的提高,防止机械摩擦火花引燃瓦斯显得日益重要。煤矿井下由于摩擦火花而引起的瓦斯爆炸事故占有相当的比例,因此不少国家对这个问题进行了研究,并提出,在摩擦部件的金属表面溶敷一层活性小的金属(如铬),使形成的摩擦火花不能引燃瓦斯;在铝合金的表面涂各种涂料,以防止摩擦火花的发生和金属中加入少量的铍,降低摩擦火花的点燃性等[1]

爆炸危害 编辑

瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,造成人员伤亡,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。另外,爆炸后生成大量的有害气体,造成人员中毒死亡[1]
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参考资料
词条标签:
理学 化学