煤矿瓦斯爆炸原因分析与防治对策

摘要:文章从分析煤矿发生瓦斯爆炸灾害事故的原因及特点着手，介绍了预防和控制瓦斯爆炸灾害事故的技术措施及发展趋势，说明瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一项系统工程，必须放在安全工作的首位，才能使瓦斯爆炸事故及其他灾害事故大幅度减少。

关键词:瓦斯爆炸;原因分析;控制措施;发展趋势。

在煤炭开采过程中，瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、中毒、窒息矿井火灾、透水、顶板冒落等多种灾害事故时有发生。在这些事故中尤以瓦斯爆炸造成的损失最大，从每年的事故统计中来看，煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中，绝大多数是由于瓦斯爆炸，约占特大事故总数的70%左右，为此，瓦斯称为煤矿灾害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制订防治对策，显得特别重要。

目录：

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0引言……......................... 3

1瓦斯爆炸原因分析……......................... 3

1.1瓦斯爆炸特点……......................... 3

1.2事故原因分析……........................ 3

1.2.1煤矿开采条件差……......................... 3

1.2.2瓦斯积聚的存在…….......................... 3

1.2.3引爆火源的存在……......................... 3

1.2.4装备不足、管理不落实…….........................4

1.2.5管理水平低…….......................... 4

1.2.6企业技术管理薄弱……......................... 4

1.2.7非法私人小煤窑打击力度小.........................4

2控制瓦斯爆炸事故的技术措施......................... 4

2.1瓦斯爆炸事故的预防措施......................... 4

2. 1 .1煤矿瓦斯抽放技术.......................... 4

2.1.2矿井瓦斯浓度及火源监测技术.......................5

2.1.3井下火源防治……............................... 5

2.1.4优化通风网络及通风系统…….................... 5

2. 2隔爆措施........................................ 5

2.3加强入井检身制度................................. 5

3结语............................................... 6

4,参考案例......................................... 6

5附录............................................... 6

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0引言

煤与瓦斯突出时矿井瓦斯灾害中最严重的自然灾害，当发生煤与瓦斯突出时，采掘工作面的煤壁将遭到破话，大量的煤与瓦斯将从煤层内部以极快的速度向巷道或采掘空间喷出，充塞巷道，巷道设施会被摧毁，通风系统会被破坏，甚至发生风流逆转，还可能造成人员窒息和发生瓦斯爆炸、燃烧及煤流埋人事故。

1瓦斯爆炸原因分析

1.1瓦斯爆炸特点

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。

1.2事故原因分析

煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关，但总的来说，主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的。如20xx年4月15日14时30分，云南省曲靖市宣威市海岱镇杨梅山煤矿发生一起重大瓦斯爆炸事故，造成12人死亡，3人受伤。事故发生后，该矿转移4名遇难矿工遗体，并伪造入井检身记录，谎报事故真相。该矿为乡镇煤矿，资源整合主体矿井，整合临近的海东煤矿(已实施关闭)，整合后设计生产能力为9万吨/年。该矿为高瓦斯矿井，事故发生时未经复工验收，所安装的瓦斯抽放系统未运行、监测监控系统运行不正常。初步分析，事故的直接原因是：矿井停电停风后，井下部分巷道瓦斯积聚并达到爆炸浓度界限，恢复供电后K7运输巷煤电钻综合保护装置失爆产生火花，引起瓦斯爆炸。事故发生后，该矿矿主及有关人员无视国家法律、无视矿工生命，隐瞒事故真相，伪造入井记录，性质严重，社会影响极其恶劣。

1.2.1煤矿开采条件差

我国煤矿井下开采条件普遍较差，据统计，20xx年全国国有重点煤矿共有580处矿井进行了瓦斯等级鉴定，其中高瓦斯矿井160处，低瓦斯矿井298处，煤与瓦斯突出矿井122处;有自然发火矿井372处，占64%，有煤尘爆炸危险矿井427处，占73.6% 。曲靖市师宗县煤矿属高瓦斯矿井，煤矿开采技术水平低，采用风镐及人工落煤。

1.2.2瓦斯积聚的存在

煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多，但主要有通风系统不合理和局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。如20xx年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通风系统不合理，存在风流短路、多次串联和循环风，造成供风地点风量不足，而引起瓦斯积聚;有9起主要是因局部通风机安装位置不当、风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不足，而造成瓦斯积聚;有2起事故主要是因停电停风而引起瓦斯积聚;有1起是盲巷积聚的瓦斯被引爆。综上所述通风是基础、抽采是重点、防突是关键、监测监控是保障

1.2.3引爆火源的存在

煤矿井下引爆瓦斯的火源有:爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。但放炮和电器设备产生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如20xx年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮产生的火花引爆的;有15起事故是由电器设备及电源线电火花引爆的。

1.2.4装备不足、管理不落实

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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。如20xx年发生的41起特大瓦斯事故中，有的矿井没有安装瓦斯监控系统或运行不正常，有的矿井虽安装有监控系统，但因传感器数量不足、安装位置不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题，不能有效发挥其应有的作用。此外乡镇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。如内蒙古乌海市乌达区巴音赛煤焦有限责任公司某井虽安装了瓦斯监控系统，但在其实际开采区域却并没有瓦斯传感器，而造成特大瓦斯事故的发生，死亡16人。

1.2.5管理水平低

许多事故分析发现，违章操作或管理不当而造成了一些本可避免的事故，但未引起重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产非常重要。

1.2.6企业技术管理薄弱

一些煤矿企业由于采煤方法落后，引起矿井采掘布置不合理，通风系统不完善，此外，作业规程编制不符合实际，针对性不强，给安全生产带来了严重隐患。

1.2.7非法私人小煤窑打击力度小

虽然多年来各级政府采取各种措施不断加大对私挖滥采的打击力度，但因煤矿资源分布地带复杂，区域广，多位于无人的山区，给管理工作带来很大难度，越界私挖滥采行为时有发生。

如3月16日19时左右，泸西县午街铺镇酒恒村下寨子赵恒文、赵东仁、陈海燕、赵红梅等村民15人，到石林县圭山镇普拉河村委会下部龙村附近的秧田冲非法盗采原煤，此间发生爆炸致4人当场死亡、8人受伤。其中1名伤者在送往医院救治过程中死亡。

2控制瓦斯爆炸事故的技术措施

瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有:优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。

2.1瓦斯爆炸事故的预防措施

2. 1 .1煤矿瓦斯抽放技术

1)我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。如皖北煤电集团公司祁东煤矿利用抽放瓦斯进行发电取得了可观的经济效益和社会效益。

2)为提高瓦斯抽放率，目前主要需解决长钻孔定向钻进技术，包括测斜、纠偏技术;提高单一低透气性煤层的抽放率;研制钻进能力更强的钻机具;完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术;开发新的瓦斯抽放技术及设备。

3)瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等;抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具，如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等。此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全环境得到进一步

改善。

4)利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率。 4

5)煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。

2.1.2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。我国目前开发了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型号的矿井安全监控系统，以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。已有多个矿井安装了矿井安全综合监控系统，并具有如下功能:①矿井环境和工况参数实时监控;②主要通风机在线监测;③巷道火灾实时监测;④矿井瓦斯抽放实时监测;⑤中击地压实时监测;⑥煤与瓦斯突出实时监测;⑦煤层自然发火实时监测;⑧瓦斯爆炸或燃烧实时监测;⑨矿井电网监测等多种功能。监控系统的安装极大地提高了煤矿的安全管理自动化水平，防止了许多事故的发生。

2.1.3井下火源防治

对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火的管理，严格动火制度，消除引爆瓦斯的火源。

2.1.4优化通风网络及通风系统

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，为此，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。

2. 2隔爆措施

矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。

1)被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安装方便，因而得到了广泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最为广泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有适应性强，安装、拆卸和移动方便的特点。

2)自动式抑爆装置。使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置的水、岩粉、N2 . CO2等喷洒到巷道中，从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。如ZGB-Y型自动隔爆装置采用高压氮气引射消焰剂，能将爆炸限制在距爆源40-60m之内;YBW-1型无电源触发式抑爆装置，适合安装在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理，当传感器接收到燃烧或爆炸火焰时，触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂，抑制火焰的传播。

2.3加强入井检身制度

入井检身制度是在井口实行检身制度，入井人员必须服从检身人员的管理，按秩序排队入井，接受检查。有下列情况之一者，不得入井：

①喝酒和精神不正常人员；

②穿化纤衣物或带烟草、火种人员；

③凡不穿胶靴、配带矿灯和矿帽者；

④携带自救器，矿灯不系腰上者；

⑤携带工具、器材超宽、超长、超重人员；

⑥携带斧、锯及锋利工具不入包入井者；

⑦外来参观、学习、检查人员无人带领者；

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⑧未经入井培训取得入井资格证者。

3结语

瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程，除了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外，还应加强安全管理和安全监督，重视员工安全意识的培养。只有把安全放在首位，认真落实瓦斯治理的“十二字”方针，健全各项规章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其他灾害事故才能大幅度地减少，煤矿的安全状况才能得到根本好转。

4,参考案例

如20xx年4月15日14时30分，云南省曲靖市宣威市海岱镇杨梅山煤矿重大瓦斯爆炸事故；

如20xx年34起特大瓦斯爆炸事故；

如内蒙古乌海市乌达区巴音赛煤焦有限责任公司某井特大瓦斯事故；

如3月16日19时左右，泸西县午街铺镇酒恒村下寨子非法盗采原煤瓦斯爆炸事故。

5附录

煤矿治理瓦斯的五项治本之策是

5.1.设计是源头

（1）区域性瓦斯治理，应优化开采程序，从设计源头上选择保护层，确保保护层开采顺利实施。

（2）突出矿井新水平、新采区应编制防突专项设计，防突专项设计应与新水平、新采区设计一并编制。

（3）突出矿井采区设计应坚持“四区成套三超前”，即开拓区域、准备区域、抽采区域、回采区域抽采系统成套；开拓区域超前准备区域，准备区域超前抽采区域，抽采区域超前回采区域。

（4）分别设计地面高、低浓度瓦斯抽采系统，系统设计能力是实际需要能力的3～4倍。

5.2.通风是基础

（1）有多大通风能力、抽采能力，才能安排多大产量，保证回风流瓦斯不超限。

（2）按照“大风量、大断面、低风阻”的原则，配备满足安全生产需要的风机，巷道断面富余，保证风速不超限。

（3）采煤工作面采用“H”型、“Y”型、“U”型等正规通风方式，并确保风量充足。采用沿空留巷和Y型、H型通风的回采工作面，通风系统应安全、稳定、可靠，并制定后备通风预案。

（4）矿井生产水平和采区应实行分区通风，每个采区应至少设置一条专用回风巷，专用回风巷内不得安装电器等设备，不得有人员作业，电机车不得进入回风流内。

（5）严禁任何两个突出煤层采掘工作面之间串联通风，严禁突出煤层突出危险区域采掘工作面回风直接切断其他工作面唯一安全出口。采区进、回风应贯穿整个采区，采、掘工作面应实行独立通风，布置独立通风有困难时，在制定措施后可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过一次。

5.3.抽采是重点

（1）煤矿应准确掌握开采水平和回采区域煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性等参数，选择合理的抽采系统、抽采方法和抽采工艺，加强生产全过程 6

的瓦斯抽采，利用一切可能的空间和条件充分抽采煤层的瓦斯。

（2）要积极采用密集钻孔、大直径钻孔、水平长距离钻孔、专用巷道等抽采工艺，强化抽采吨煤瓦斯含量大于等于8立方米的采煤工作面和每分钟瓦斯涌出量大于等于3立方米的掘进工作面瓦斯。

（3）加强被保护层的瓦斯抽采。保护层开采时应抽采被保护层瓦斯，被保护层瓦斯抽采量应单独计量并建立专门的抽采台账。被保护层采掘前抽采效果评价应合格。

（4）地面永久瓦斯抽采系统应安装自动计量装置，矿井瓦斯抽采系统应实现高低浓度分开抽采，各抽采系统应安装自动放水器。积极推动瓦斯抽采最大化、规范化、精细化，确保抽采达标。

5.4.防突是关键

（1）突出危险煤层无法开采保护层的，煤巷应采取底（顶）板巷穿层钻孔、回采工作面应采取底（顶）板巷穿层钻孔或顺层钻孔的区域性瓦斯治理措施。

（2）突出危险煤层采掘作业前，矿井应提前编制包括区域突出危险性预测、区域防突措施、区域措施效果检验、区域验证在内的区域综合防突措施。区域防突措施经矿审核后报企业总工程师批准，以年度“一矿一策”瓦斯治理文件下发，矿负责实施。

（3）保护层开采要保证连续和规模开采。保护层采空区内不得留有煤（岩）柱，被保护采煤工作面应布置在有效保护范围内。特殊情况下，保护层采空区内需留煤（岩）柱的，应提前采取区域预抽煤层瓦斯防突措施。在留煤（岩）柱前以及在采取防突措施后布置被保护层采掘工作面应经企业总工程师批准。矿应作好留煤（岩）柱记录，将煤（岩）柱的位置和尺寸准确地标在采掘工程平面图上，每个被保护层的瓦斯地质图应标出煤（岩）柱的影响范围。 凡未实施保护层开采保护的突出煤层突出危险区的采煤工作面，回采前必须抽采消除突出危险，并经企业验收合格才能生产。

（4）底（顶）板巷层位选择要有利于快速掘进、有利于穿层钻孔施工，有利于瓦斯治理。

突出煤层底（顶）板巷布置原则上相对于被保护煤巷平面位置内（外）错不大于50米，距突出煤层法距至少20米，并应编制防止误揭（穿）突出煤层安全技术措施，同时编制层位控制图按月上报企业。底（顶）板巷道不得进入突出煤层法距5米以内施工，否则，应采取防突措施，措施控制范围同煤巷条带式区域预抽。

对底（顶）板巷道前方预测的地质构造，应根据其预测的影响程度，采取针对性超前探测措施。所有前探钻孔应能控制突出煤层层位及构造。

（5）底（顶）板巷穿层钻孔预抽煤巷条带，穿层、顺层钻孔预抽小结构煤巷和穿层钻孔预抽石门（井筒）揭煤区域防突措施进行检验时，应直接测定残余瓦斯压力或残余瓦斯含量指标。

（6）不具备施工底（顶）板巷穿层钻孔条件的联络巷、车场、反揭煤等小结构突出危险煤巷掘进，可采取顺层钻孔预抽措施。措施孔应一次施工到位，一次评价。

（7）突出煤层采掘作业应避免造成应力集中。在同一突出煤层的一个或相邻的两个采区的同一区段内，相向（背向）回采和相向（背向）采、掘的工作面间距均不得小于100米。相向掘进的工作面间距不得小于60米，并且在相距60米以前实施钻孔一次打透，只允许向一个方向掘进。突出煤层双巷同向掘进的两 7

个工作面之间的错茬距应保持50米以上，对于炮掘工作面，当一个工作面放炮时，另一工作面应停电、撤人。

突出煤层掘进工作面不得进入邻近层回采工作面的应力集中区，不得在应力集中区和构造复杂区贯通。煤矿应建立应力集中区预警机制、制定防范措施，并严格贯彻执行。

（8）突出危险煤层煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效区域内作业时，工作面距未预抽或者预抽防突效果无效范围的前方边界不小于20米。

（9）突出矿井非突出煤层揭煤和煤巷掘进时，瓦斯压力≥0.74兆帕或出现吸钻、夹钻、喷孔、瓦斯涌出异常以及预测指标超限等情况，该煤层按突出煤层管理，由矿负责委托具备资质单位进行煤层突出危险性鉴定，结果由企业批准。

（10）加强揭煤管理。避免在地质构造破坏带、应力集中带揭煤；避免小角度、长距离揭煤。层位、构造探测不清以及瓦斯压力测定不准的不得揭煤。揭煤设计应对整个揭煤流程施工做出时间安排，实行计划管理，并严格落实设计和措施。推广“巷道法”揭煤，推广揭煤排矸机械化。

（11）加强薄煤层揭煤工作。按《防治煤与瓦斯突出规定》和企业揭煤管理规定的要求，平均厚度超过0.3米以上的煤层首揭应编制揭煤设计报企业审批并严格按揭煤设计批复意见执行。

（12）采用直接法测定残余瓦斯压力和残余瓦斯含量进行消突效果检验，同时满足残余瓦斯压力PC＜0.74兆帕、残余瓦斯含量WC＜8m3/t以及检验钻孔施工过程中无喷孔、顶钻等其他异常现象，方可认为措施有效。

（13）矿井应按季度修编、上报瓦斯地质图，按月编报井巷揭煤、突出危险煤层采掘工作面防突预测图。对所有开采煤层应按规定测定瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数和钻孔抽采（卸压）半径。做好瓦斯资料收集、整理和分析工作，完善瓦斯基础资料数据库。

5.5.监测监控是保障

（1）建立基于网络技术的信息化系统集成的矿井监测、监控、管理一体化平台。矿井安全监控系统的中心站、分站和传输电缆、传感器等设备齐全，安装设置和功能符合规定。

（2）严禁在安全监测监控系统主、备计算机上安装、运行与监测监控工作无关的软件。严禁使用具有屏蔽、过滤数据功能的上传程序。各矿瓦斯超限信息应在企业短信平台上实时发布。

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