礦井瓦斯爆炸防治措施研究

       在目前看來(lái)，對(duì)于礦井瓦斯爆炸事故的預(yù)防和控制仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在基于對(duì)瓦斯爆炸機(jī)理與災(zāi)害事故原因的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行針對(duì)性地防控措施研究，將會(huì)有助于促進(jìn)礦井瓦斯爆炸防控水平的穩(wěn)步發(fā)展。對(duì)于礦井瓦斯爆炸的防控工作的研究對(duì)國(guó)家進(jìn)步來(lái)說(shuō)意義重大。
　　1   瓦斯爆炸發(fā)生條件
　　對(duì)于瓦斯爆炸的本質(zhì)來(lái)說(shuō)，是瓦斯與空氣的混合氣體在一定的條件下發(fā)生的氧化反應(yīng)，劇烈的熱反應(yīng)釋放大量的能量和反應(yīng)產(chǎn)物。礦井瓦斯爆炸伴隨而來(lái)的是高溫、沖擊波和有害氣體等相關(guān)災(zāi)害的發(fā)生。
　　瓦斯爆炸需要滿足的基本條件：首先是瓦斯?jié)舛仍?%～16%的爆炸限度內(nèi);其次是其中的氧的濃度不低于12%;第三是要有可以引發(fā)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(fā)生是在爆炸混合氣體中，瓦斯的含量達(dá)到一定的占比。一般來(lái)說(shuō)，瓦斯爆炸的爆炸限度為5%～16%。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果混合氣體中的瓦斯?jié)舛鹊陀?%，由于參加化學(xué)反應(yīng)的瓦斯含量的不足，不足以為爆炸提供相應(yīng)的能量，在反應(yīng)的過(guò)程中只會(huì)發(fā)生燃燒現(xiàn)象，而不會(huì)發(fā)生劇烈的爆炸現(xiàn)象;瓦斯?jié)舛仍?.5%時(shí)發(fā)生的爆炸，發(fā)生的氧化反應(yīng)最為徹底，相應(yīng)的發(fā)生的事故危害也會(huì)是最具破壞力的;如果混合氣體中的瓦斯?jié)舛瘸^(guò)了16%，相對(duì)而言，此時(shí)滿足瓦斯爆炸的氧氣含量不能夠滿足化學(xué)反應(yīng)的需求，只會(huì)有相應(yīng)部分的瓦斯會(huì)發(fā)生反應(yīng)，但并不會(huì)導(dǎo)致劇烈的爆炸發(fā)生[1]。
　　（2）足夠的氧氣含量。想要滿足瓦斯爆炸能夠持續(xù)發(fā)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(shí)際環(huán)境中，除了少部分的封閉區(qū)域，為了滿足必須的工作環(huán)境，避免人員出現(xiàn)缺氧窒息的情況，在相應(yīng)的工作區(qū)域，按相應(yīng)的規(guī)定，環(huán)境中的氧氣含量不得低于20%。
　　（3）足夠能量的高溫點(diǎn)火源。作為引起爆炸所必需的點(diǎn)火源，對(duì)于瓦斯爆炸來(lái)說(shuō)同樣也要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。首先是點(diǎn)火源的溫度不低于650°;其次是點(diǎn)火源所擁有的能量要大于0.28mJ;第三是點(diǎn)火源持續(xù)釋放能量的時(shí)間要大于瓦斯爆炸的感應(yīng)時(shí)間。在實(shí)際的工作環(huán)境中，明火、煤炭自燃、撞擊火花、電火花等最有可能發(fā)生的現(xiàn)象，都能夠滿足以上條件。因此，在實(shí)際的井下工作中，要盡量避免一切可能會(huì)出現(xiàn)的打火現(xiàn)象。
　　2   瓦斯爆炸事故原因分析
　　一般來(lái)說(shuō)，事故的發(fā)生往往不會(huì)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(xiàng)安全隱患發(fā)生時(shí)，事故就會(huì)引發(fā)。在礦井瓦斯爆炸事故中，能夠引發(fā)事故的原因往往有以下幾個(gè)方面。
　　（1）礦井環(huán)境中的瓦斯積聚。能夠造成這一現(xiàn)象的原因有很多，一般來(lái)說(shuō)是由于煤礦井下的通風(fēng)出現(xiàn)問(wèn)題。
　?。?）井下環(huán)境中的高溫點(diǎn)火源。一般來(lái)說(shuō)，在常見(jiàn)的煤礦井下環(huán)境中，常常出現(xiàn)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(shè)備產(chǎn)生的火花更為常見(jiàn)。
　?。?）煤礦的開(kāi)采條件差。在實(shí)際的煤礦條件中，我國(guó)的煤礦中有多數(shù)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(kāi)采條件的制約是現(xiàn)實(shí)中需要面對(duì)的問(wèn)題。
　　（4）礦井安全裝備不足、相應(yīng)的管理措施落實(shí)不徹底。在實(shí)際的礦井工作環(huán)境中，安全裝備配置不足現(xiàn)象普遍存在，制定的安全方針不能得到完全落實(shí)。
　?。?）相關(guān)安全技術(shù)水平較差。在部分技術(shù)較為落后的煤礦中，往往會(huì)有一系列的由于技術(shù)水平達(dá)不到所導(dǎo)致的安全隱患，如采掘問(wèn)題，通風(fēng)問(wèn)題，作業(yè)規(guī)范問(wèn)題等。
　?。?）管理水平有待提高，安全意識(shí)有待加強(qiáng)。在眾多的慘痛教訓(xùn)中，往往可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)令人悲憤的現(xiàn)象。存在的安全隱患，由于管理水平的欠缺和安全意識(shí)的淡薄，最終會(huì)釀成悲劇的發(fā)生。因此，注重管理水平的提高和相關(guān)人員的安全意識(shí)培養(yǎng)在煤礦安全中十分重要，不容忽視。
　　3   防控瓦斯爆炸的技術(shù)及措施
　　首先，針對(duì)煤礦瓦斯爆炸事故原因，提出瓦斯爆炸防控措施。第一，對(duì)開(kāi)采煤礦進(jìn)行事先瓦斯含量預(yù)估及抽采;第二，對(duì)礦井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控，防止瓦斯積聚;第三，嚴(yán)格要求火源控制，加強(qiáng)排查;第四，注重培養(yǎng)相關(guān)人才，加強(qiáng)管理落實(shí)，提高管理水平。
　　其次，采取抑爆技術(shù)措施。目前國(guó)內(nèi)外礦井瓦斯抑爆技術(shù)及抑爆材料的研究，主要集中在瓦斯抑爆裝置技術(shù)、抑爆介質(zhì)等[2]。
　　抑爆技術(shù)的主要原理是，通過(guò)抑爆材料在爆炸引發(fā)階段抑制或終止爆炸過(guò)程中的氧化反應(yīng)，從而達(dá)到將爆炸危害降到最低的目的。按照觸發(fā)啟動(dòng)的不同工作原理，可以分為主動(dòng)式抑爆技術(shù)和被動(dòng)式抑爆技術(shù)[2]。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，被動(dòng)式抑爆技術(shù)是利用爆炸產(chǎn)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(dá)到抑爆效果。主動(dòng)式抑爆技術(shù)是通過(guò)火焰?zhèn)鞲衅鲗⒈óa(chǎn)生的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送給控制器，由控制器判斷發(fā)出指令，使釋放裝置在短時(shí)間內(nèi)釋放抑爆材料，形成抑爆介質(zhì)空間屏障，達(dá)到抑爆效果。
　　抑爆介質(zhì)的抑爆原理是發(fā)揮材料的特性，在瓦斯爆炸的反應(yīng)過(guò)程中，作用于爆炸產(chǎn)生的沖擊火焰，達(dá)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(jiàn)的有惰氣、水系材料、粉體和氣溶膠、多孔材料等[2]。
　　4   結(jié)語(yǔ)
　　有效預(yù)防與控制煤礦瓦斯爆炸災(zāi)害一直以來(lái)都是我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)工作急需解決的迫切問(wèn)題。當(dāng)前所做的研究在運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中需要面對(duì)的復(fù)雜工況下的適用性以及經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題等，仍需進(jìn)一步研究。國(guó)內(nèi)外相關(guān)專家致力于改變這一現(xiàn)象所付出的努力與取得的成果激勵(lì)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(shù)與措施，為安全生產(chǎn)增加一份保障。