煤井内爆炸的事故分析

煤井内爆炸的事故分析

张磊

中国平煤神马集团一矿机电四队

摘要:煤矿井下爆炸有瓦斯爆炸和粉尘爆炸两类，探讨爆炸原因总结经验教训，避免悲剧发生是个永恒的话题，加强管理，依规工作，避免疲劳上班，安全警钟长鸣，才不会造成人员伤亡和矿财产的重大损失。

关键词：瓦斯 煤尘 爆炸 生命 教训

煤井内爆炸，有瓦斯爆炸和煤尘爆炸两类。都是煤矿工人最暗时刻

，最悲哀时刻，吸取教训，时刻不忘，避免事故，刻不容缓。

一、瓦斯爆炸

瓦斯爆炸必须同时具备三个基本条件：一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%-16%；二是混 合气体中氧的浓度不底于12%；三是足够能量的火源。

1、瓦斯的浓度。瓦斯爆炸发生的浓度界限指的是瓦斯与空气的混合气体中瓦斯的体积浓度。当瓦斯浓度达到9.5%时，理论上瓦斯可以同空气中12%浓度以上氧气安全反应，从而放出最多的热量，因此爆炸的强度最大；当瓦斯浓度低于5%时，由于参加化学反应的瓦斯较少，不能形成热量积聚，因此不能爆炸，只能燃烧；当瓦斯的浓度高于16%时，由于空气中氧气不足，满足不了氧气反应的全部需要，只能有部分的瓦斯与氧气发生反应，所生成的热量被多余的瓦斯和周围介质吸收降温，所以也就不能发生爆炸。但瓦斯浓度过高，氧气不足会导致人窒息。

2、充足的氧气含量。瓦斯与空气混合气体中氧气的浓度必须大于12%，否则爆炸反应不能持续。煤矿井下的封闭区域、采空区内及其他裂隙等处，由于氧气消耗或没有供氧条件，可能出氧气浓度低于12%的情况；其他巷道、工作场所等按规定氧气含量不得低于20%，一般不存在氧气浓度低于12%的情况 ，因为在些情况下，人员在短时间内就会窒息而死亡。

3、足够能量的点火源。点火源能够引起瓦斯爆炸的三个条件是：(1)温度不低于650度。（2）能量大于0.28mJ.(3)持续时间大于爆炸感应期。这三个条件通常很容易满足，如明火、煤炭自燃、撞击火花、电火花等。在煤矿开采过程中，对一些不可避免的火源有时需要采取特殊的技术，使其不能满足瓦斯的点火条件 。例如：井下爆破时所用的毫秒雷管产生的火焰，其他温度高达2000度，但持续的时间很短，小于爆炸感应期，因此不会引起瓦斯爆炸。

结论，煤井中通风至关重要，只有足够多的氧气才不会造成井下人员窒息和瓦斯爆炸。一定要避免瓦斯浓度5%——16%，氧气浓度在12%这个引爆界线。加强瓦斯检测极端重要。

二、煤尘爆炸

煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应，即燃烧爆炸。

（一）煤尘爆炸机理

1、煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增可，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开，产生燃烧爆炸。

2、当温度达到300~400℃时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳氢化合物，遇火燃烧爆炸。

3、形成的可燃气体与空气混合的高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；

4、闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。

（二）煤尘爆炸特征

1、形成高温、高压、冲击波 煤尘爆炸火焰温度为1600~1900℃，爆源的温度达到2000℃以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。

在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736kPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。爆炸过程中如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一次爆炸的理论压力将是前一次的5~7倍。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/s，冲击波速度为2340m/s。

2、煤尘爆炸具有连续性 。由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速，能将巷道中落尘扬起，甚至使煤体破碎形成新的煤尘，导致新的爆炸，有时可如此反复多次，形成连续爆炸，这是煤尘爆炸的重要特征。

3、煤尘爆炸的感应期。 煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40%~280ms，挥发分越高，感应期越短。

4、挥发分减少或形成“粘焦”。煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占煤尘挥分含量的40%~70%，致使煤尘挥发分减少，根据这一特征，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。对于气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘，一旦发生爆炸，一部分煤尘会被焦化，粘结在一起，沉积于支架的巷道壁上，形成煤尘爆炸所特有的产物——焦炭皮渣或粘块，统称“粘焦”，“粘焦”也是判断井下发生爆炸事故时是否有煤尘参与的重要标志。

5、产生大量的CO。 煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中浓度可达2%~3%，甚至高达到8%左右，爆炸事故中受害者的大多数（70%~80%）是由于CO中毒造成的。

（三）煤尘爆炸条件

煤尘爆炸必须同时具备四个条件，煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源；一定浓度的氧气。

煤尘的爆炸性：煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸的危险性必须经过试验确定。

悬浮煤尘的浓度：井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才可能引起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低或最高煤尘量称为下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及度试验条件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30~50g/m³，上限浓度为1000~2000g/m³。其中爆炸力最强的浓度范围为300~500g/m³。一般情况下，浮游煤尘达到爆炸下限浓度的情况是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震动冲击都能使大量落尘飞扬，在短时间内使浮尘量增加，达到爆炸浓度。因此，确定煤尘爆炸浓度时，必须考虑落尘这一因素。

引燃煤尘爆炸的高温热源：煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性状、浓度及试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在650~1050℃之间，一般为700~800℃。煤尘爆炸的最小点火能为4.5~40mJ。这样的温度条件，几乎一切火源均可达到，如爆破火焰、电气火花、机械摩擦火花、瓦斯燃烧或爆炸、井下火灾等。根据20世纪80年代的统计资料，由于放炮和机电火花引起的煤尘爆炸事故分别占总数的45%和35%。

一定浓度的氧气：煤尘爆炸还必须要具备一定浓度的氧气，要求氧气的浓度不低于18%（体积百分比）。由于矿井的氧气浓度一定大于18%，所以我们在防止煤尘爆炸过程中一般不会考虑这一条件。

结论：防止粉尘爆炸最有效的方法是喷水和喷雾，这项工作要引起高度重视。

三、总论

煤井内何以爆炸？瓦斯这种甲烷可燃气体浓度在达到5%-16%，氧气在空气中含量达12%以上，遇火花就会爆炸，煤井内悬浮的粉尘遇火也会爆炸，这是学过中学化学的人都会知道的事，更应该是煤矿工人的常识，但每隔一段时间就会听到有某某煤矿发生了爆炸，多少个人伤亡，多少个人失联等报道。一听到这样的新闻，会使人无限悲凉，因为这又会造成多少个家庭毁灭，多少个人没有了丈夫，多少个孩子没有了父亲，多少个父母老年丧子。人命关天，为煤矿事业献出了生命，因为给他们多少荣誉和金钱他们永远也不会再活过来。生命太宝贵了，每个人只有一次啊！一定要使各级领导和各工种井下作业人员不可马虎大意。

究竟是什么因素会导致这样的悲剧一再发生呢？事故往往是领导和工人工作不到位所致。

（一）、高层领导，各项工作忙，一月能下几次井？又能下去几个小时呢？中层领导要亲自下井发现问题，及时协调解决隐患。安监领导“以罚款代替管理”，以罚了之，动则罚款一二百万，罚的款干啥去了？去购买通风设施了吗？去购买智能检测瓦斯的仪器去了吗？去买泡沫灭火器材了吗？没有。而罚款工人就要从工资中分摊扣款，即使干着地下一二千米深矿井下的活，冒着生命危险还得缴罚款，一月辛苦下来能挣几个冒死钱呢？煤矿工人都是在万般无赖的情况来从事这个行业的。基层领导带领工人下井生产，在“大干一百天”、“迎来开门红”等这样的口号下，整晚不睡觉，疲劳生产，不出事才怪呢？

这就像驾驶汽车，疲劳驾驶、酒后驾驶、无照驾驶一样，汽车本无罪，但人不得劲，就成了杀人武器。又如机枪，它并无好坏，但拿到敌对势力手上，它就要对方的命。也如电，不懂电的人，你就不敢乱接触，而对于懂电的人来说，就是特高压电，也可带电作业。所以人祸大于天祸。

（二）、基层领导麻皮大意，没有尽到责任。像这种大事，不会连续出现，而是隔一段时间就会出现，为什么呢？因为出现一次，各地各行业都会警惕，都会自查自纠，安全会有保障，几个月不出现，大家就麻皮大意了，觉得不会出现，领导工人都是疏忽大意，责任心不强，直到那里又出了事，大家又才紧张起来。这个事情就该人人提防，时时提防，每一个环节都不能出差错。瓦斯浓度监测的，机械运转隔爆检测的，工人规范施工的，通风、喷水人员等等每个人都不能出纰漏。有一个人出问题都会酿成爆炸。

（三）、事故工人违规操作。电路起火，机械火花，接打电话，抽烟。撞击起火，喷水不到位，通风不到位，也不排除疲劳施工，酒后施工，心理不正常故意引爆等等。

（四）煤矿生产是一个系统工程 各环节协调是各级领导的职责，所以个人的工作行为只是很少的一部分，领导要总览全局才会平安生产。