[科普中国]-瓦斯爆炸

瓦斯，又名沼气、天然气，其主要成分为甲烷。它是种无色、无臭、无味、易燃、易爆的气体。如果空气中瓦斯的浓度在5.5%上至16%时，有明火的情况下就能发生爆炸。瓦斯爆炸会产生高温、高压、冲击波，并放出有毒气体。1

瓦斯爆炸是煤矿中最严重的灾害，具有较强的破坏性、突发性，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。在处理瓦斯爆炸事故的过程中，如果处理方法不当，要点把握不准，还可能发生多次瓦斯爆炸，造成事故扩大。因此,了解并掌握瓦斯爆炸事故处理的方法，把握其技术要点、难点，科学决策，果断指挥，对于争取救灾时机、控制事故范围、减少人员伤亡和财产损失，具有十分重要的作用。23

爆炸条件瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源和充足的氧气。方程式为 CH4+2O2→CO2+2H2O，反应条件为点燃。4

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%。4

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。4

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。4

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% ~ 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。4

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。4

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。4

瓦斯爆炸原因瓦斯积聚瓦斯积聚，是指采掘工作面及其他地点，体积大于0.5 m3的空间内，积聚瓦斯浓度达到或超过 2%的现象。4

局部通风机停止运转引起瓦斯积聚；风筒断开或严重漏风引起瓦斯积聚；采掘工作面风量不足引起瓦斯积聚；局部通风机出现循环风引起瓦斯积聚；风流短路引起瓦斯积聚；通风系统不合理、不完善引起瓦斯积聚；采空区或盲巷瓦斯积聚；瓦斯涌出异常引起瓦斯积聚；局部地点瓦斯积聚。4

瓦斯通风问题一直都是煤矿开采过程中至关重要的安全问题，在经常发生的煤矿事故中，瓦斯爆炸发生率是最高的，一旦发生瓦斯爆炸，不仅会对施工人员的生命财产安全造成直接威胁，同时煤矿企业也会面临严重的经济损失。5

引爆火源1、电火花引爆火源。由于对井下照明和机械设备的电源及电器装备的管理不善或操作不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电缆漏电或短路、电缆明接头或抽线、电器开关失爆、电机车架线出火及杂散电流等产生的电火花，都是引起瓦斯爆炸的主要火掘。其中，矿灯失爆、电缆明接头及带电作业所占比例较大，杂散电流引爆瓦斯事故也时有发生，电火花引起瓦斯爆炸事故的比重约为 40%。4

2、爆破火花是引爆瓦斯的另一主要火源。爆破火花主要是因炮泥装填不满、最小抵抗线不够、放明炮、糊炮、接线不良及炸药不合乎要求等引起的，引爆火花引起瓦斯爆炸事故的比重约为 40%。4

3、井下因撞击和摩擦产生的火花的情形多种多样，机械设备之间的摩擦，截齿与坚硬岩石之间的摩擦、坚硬顶板冒落时的撞击、金属表面之间的摩擦，都可能产生火花而引爆瓦斯。随着机械化的程度的不断提高，因机电设备撞击出现摩擦火花而引起的爆炸事故也在逐渐增多，仅次于电火花和爆破火花的引爆次数。4

4、井下严禁明火。但是由于各种因素的影响，井下明火并未能杜绝，而由此引爆的瓦斯事故也时有发生。井下明火的主要来源是煤炭自然发火形成的火区、井下电焊、吸烟等。4

爆炸事故的处理处理原则矿井一旦发生瓦斯爆炸事故，井下人员及财产处于极度危险境地，必须尽快组织抢救，刻不容缓。抢险救灾的重点是：抢救遇险遇难人员，防止发生次生事故和爆炸。2

救灾的基本原则是：“沉着指挥，科学决策，协调行动，安全快速”。2

具体的处理程序是：2

（1）首先启动应急预案，迅速撤离灾区人员，抢救遇难人员。2

（2）视情况切断灾区电源。2

（3）通知救护队。2

（4）迅速成立救灾指挥部，严格按照（灾害预防处理计划）的要求，设立若干抢救组各行其责。2

（5）尽快恢复通风系统，排除爆炸产生的有毒有害气体，寻找遇难人员。2

处理要点瓦斯爆炸后，矿长（或矿领导）应利用一切可能的手段了解灾情，然后判断灾情发展趋势，及时果断地作出决定，下达救灾命令。2

1、必须了解（询问）的内容2

（1）爆炸地点及其事故波及范围。2

（2）人员分布及其伤亡情况。2

（3）通风情况（风量大小、风流方向、风门等通风构筑物的损坏情况）。2

（4）灾区瓦斯情况（瓦斯浓度、烟雾大小、CO浓度及它们的流向）。2

（5）是否发生了火灾。2

（6）主要通风机工作情况（是否正常运转、防爆门是否被吹开，风机房水柱计读数是否有变化）2

2、必须分析判断的内容2

（1）通风系统破坏程度。可根据灾区通风情况和风机房水柱计读值h，变化情况做出判断。h比正常通风时数值增大，说明灾区内巷道冒顶垮落，通风系统被堵塞。h比正常通风时数值减少，说明灾区风流短路。其产生原因可能是：①风门被摧毁；②人员撤退时未关闭风门；③回风井口防爆门（盖）被冲击波冲开；④反风进风闸门被冲击波冲击落下堵塞了风硐，风流从反风进风口进入风硐，然后由风机排岀。也可能是爆炸后引起明火火灾，高温烟气在上行风流中产生火风压，使主要通风机风压降低。2

（2）是否会产生连续爆炸。若爆炸后产生冒顶，风道被堵塞，风量减少，继续有瓦斯涌出，并存在高温热源，则可能产生连续爆炸。2

（3）能否诱发火灾。2

（4）可能的影响范围2

3、必须做出决定并下达的命令2

（1）切断灾区电源。要根据瓦斯爆炸所影响的范围和井下供电系统的实际情况，确定断电方案。2

（2）撤出灾区和可能影响区的人员。2

（3）向集团公司汇报并召请救护队。2

（4）成立抢救指挥部，制定救灾方案。2

（5）保证主要通风机和空气压缩机正常运转。2

（6）保证升降人员的井筒正常提升。2

（7）查清井下人员，控制入井人员。2

（8）矿山救护队到矿后，按照救灾方案部署救护队抢救遇险人员、侦察灾情、扑灭火灾、恢复通风系统、防止再次爆炸。2

（9）命令有关单位准备救灾物资，医院准备抢救伤员。2

爆炸事故的防治防止瓦斯积聚，加强通风管理，加强瓦斯检查与监测，及时处理局部积聚的瓦斯。6

防止引爆瓦斯，防止明火，防止出现爆破火焰，防止出现电火花，加强其他引火源的治理。6

防止瓦斯爆炸灾害扩大，编制灾害预防与处理计划，安设安全装置。6

加强对进风井筒与大巷的检查，加强对回风井筒与回风大巷的检查，加强对采区瓦斯的检查，加强对瓦斯管理的检查，加强对矿井瓦斯抽采系统的安全检查，加强煤与瓦斯突出的安全检查，加强安全监测系统得检查，加强瓦斯重大隐患的检查。6

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 教授 - 武汉理工大学