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　　我國煤礦井下開采條件普遍較差，據(jù)2000年統(tǒng)計(jì)，全國國有重點(diǎn)煤礦共有580個(gè)礦井進(jìn)行了瓦斯等級(jí)鑒定，其中高瓦斯礦井160個(gè)，低瓦斯礦井298個(gè)，煤與瓦斯突出礦井122個(gè)；有自然發(fā)火礦井372個(gè)，占64%；有煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井427個(gè)，占73.6%[1]。

　　瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、火災(zāi)等事故多發(fā)，而瓦斯爆炸事故是其中最常見的，也是易造成損失最大的。從有關(guān)部門事故統(tǒng)計(jì)來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，瓦斯爆炸約占總數(shù)的70%[2]，被稱為煤礦災(zāi)害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，采取相應(yīng)的防治對策，顯得特別重要。

　　1 事故致因分析

　　瓦斯爆炸的3個(gè)必要條件：一是要有在爆炸限內(nèi)的瓦斯(φ(CH4)=5%～16%)；二是要有引爆瓦斯的火源；三是要有足夠的氧氣供應(yīng)(φ(O2)在12%以上)。這3個(gè)條件一旦在空間和時(shí)間上交匯，即可引發(fā)瓦斯爆炸。煤礦中除盲巷、火區(qū)等不通風(fēng)的地點(diǎn)氧氣濃度達(dá)不到12%以上外，其他地點(diǎn)氧氣濃度都在12%以上，因此，在煤礦生產(chǎn)中防止瓦斯爆炸的重點(diǎn)在于控制前2個(gè)條件。由于瓦斯一直伴隨著煤礦的生產(chǎn)，控制引爆火源就成為防止瓦斯爆炸的重中之重。

　　2 火花誘因分析

　　煤礦井下能引爆瓦斯的火源主要有：電氣火花、爆破火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。據(jù)對361次一次死亡3人以上的瓦斯事故引爆火源的分析結(jié)果表明：電氣火花引爆的為150次，占總次數(shù)的41.55%；爆破火花引爆的為108次，占總次數(shù)的29.92%；摩擦火花引爆的為31次，占總次數(shù)的8.59%；吸煙明火引爆的為7次，占總次數(shù)的1.94%；靜電火花、煤炭自燃等其他火源引爆的為65次，占總次數(shù)的18.0%[3]。

　　2.1 電氣火花誘因[4-5]

　　1)電氣設(shè)備不具備防爆性能。因煤礦井下運(yùn)行環(huán)境惡劣，造成電氣設(shè)備絕緣降低、破壞、短路、漏電等，產(chǎn)生電氣火花，引起煤礦井下瓦斯爆炸。

　　2005年2月15日，云南曲靖富源縣竹園鎮(zhèn)上則勒村煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，死亡27人。該礦采用非防爆鼓風(fēng)機(jī)且用編織袋作為風(fēng)筒向作業(yè)地點(diǎn)供風(fēng)，明刀閘、明接頭、明插座及使用煤礦井下禁止使用的照明線向鼓風(fēng)機(jī)和井下非防爆潛水泵供電，井下電工操作潛水泵過程中產(chǎn)生電火花引爆瓦斯。

　　2)電氣設(shè)備使用中維護(hù)不到位，維修時(shí)損壞防爆性能，嚴(yán)重老化，超期服役等，降低了電氣設(shè)備的安全可靠性、運(yùn)行可靠性，造成電氣設(shè)備防爆性能的缺失。

　　據(jù)中國工程院和煤炭信息總院聯(lián)合撰寫的《我國煤礦安全生產(chǎn)形勢、差距和對策》的課題報(bào)告分析，目前中國礦井的原有安全設(shè)施嚴(yán)重老化，不少設(shè)備超期服役。煤礦不能進(jìn)行足額安全投入，不但新設(shè)備無法補(bǔ)充，原有設(shè)備的維護(hù)、維修也被省略，或維護(hù)、維修后設(shè)備防爆性能未進(jìn)行有效驗(yàn)證。加之我國目前尚無在用電氣設(shè)備的維護(hù)、檢修、報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)研究，對在用電氣設(shè)備的安全可靠性、運(yùn)行可靠性的判定缺乏技術(shù)依據(jù)，埋下了不安全隱患。

　　3)礦井電氣作業(yè)不遵守安全操作規(guī)程，如煤礦在未做好相關(guān)安全措施情況下，擅自停、送電，或明電下井、電工帶電安裝電氣設(shè)備，或井下作業(yè)工人擅自打開礦燈燈罩、不安全使用照明燈具等人員行為過失和管理缺陷，均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生電氣火花，引發(fā)瓦斯爆炸事故。

　　2000年9月27日，貴州省水城礦務(wù)局木沖溝煤礦發(fā)生特別重大瓦斯煤塵爆炸事故，死亡162人，事故的原因是巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛冗^高，現(xiàn)場人員違章拆卸礦燈引起火花，造成瓦斯爆炸。2002年6月20日，黑龍江省雞西礦務(wù)局城子河煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，死亡115人，對局部通風(fēng)機(jī)停電停風(fēng)管理不嚴(yán)是釀成這起事故的直接原因。2003年5月13日，安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)公司蘆嶺煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，死亡86人，其主要原因是工人維修電器開關(guān)時(shí)帶電作業(yè)產(chǎn)生火花引起瓦斯爆炸。

　　4)電氣設(shè)備選型、配置不合理，超負(fù)荷使用，防爆類型的級(jí)別、組別選擇不符合相應(yīng)場所及使用條件的要求，產(chǎn)生電氣火花或電氣爆炸誘發(fā)煤礦瓦斯爆炸事故。

　　2004年3月1日，山西省某煤礦爆炸，死亡28人。事故當(dāng)日，該煤礦市電大電網(wǎng)限電停電，使用1臺(tái)90 kW的發(fā)電機(jī)發(fā)電，由于該發(fā)電機(jī)容量小，只能帶動(dòng)主通風(fēng)機(jī)，其他生產(chǎn)用電供應(yīng)不上，通風(fēng)不暢，造成局部瓦斯積聚，引發(fā)瓦斯爆炸。2005年，國家煤礦安全監(jiān)察局與科技部共同組織對45戶重點(diǎn)監(jiān)控對象中瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重和存在重大隱患礦井開展了安全技術(shù)“會(huì)診”，其中就發(fā)現(xiàn)存在未按相應(yīng)場所及使用條件的要求，對礦用一般型、礦用特殊型、礦用增安型、鑄鐵防爆外殼等防爆電器進(jìn)行正確的選型使用；局部通風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)與實(shí)際使用工況不匹配，工作面風(fēng)量不能有效排放瓦斯等問題。

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　　2.2 摩擦撞擊火花誘因

　　1)機(jī)械摩擦撞擊火花。煤礦井下使用的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)、瓦斯抽放泵等，其金屬材料間在摩擦撞擊運(yùn)行工況下，會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或撞擊摩擦火花。其他設(shè)備，如支架、金屬外殼的儀器儀表和燈具及電鉆、插銷等，在自由落體打擊摩擦運(yùn)行工況下，也會(huì)產(chǎn)生摩擦撞擊火花，尤其在使用有輕合金材料時(shí)。

　　1987年9月28日，徐州礦務(wù)局龐莊礦掘進(jìn)工作面鋼絲繩與扒斗機(jī)摩擦造成瓦斯爆炸，死亡26人。1988年2月6日，鶴崗礦務(wù)局南山礦帶式輸送機(jī)巷，輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇與風(fēng)扇罩摩擦撞擊產(chǎn)生火花，發(fā)生瓦斯爆炸，造成5人死亡。1988年11月26日，雞西礦務(wù)局平崗礦用絞車拖電動(dòng)機(jī)時(shí)，機(jī)殼與軌道摩擦產(chǎn)生火花引爆瓦斯，死亡45人。

　　2)巖石摩擦撞擊火花[6]。煤礦井下有不少巖層為石英質(zhì)砂巖，在煤層里有不少黃鐵礦集合體。試驗(yàn)證明，在巖層垮落等工況下，兩者都具有摩擦著火的潛在危險(xiǎn)，而且石英質(zhì)砂巖的摩擦著火強(qiáng)度是隨巖石中的石英含量及粒徑的增大而增加。黃鐵礦集合體摩擦著火的是黃鐵礦的礦粒散放在空氣中被氧化燃燒而引起瓦斯爆炸。

　　1999年2月14日，黑龍江省七臺(tái)河新建煤礦，由于報(bào)廢的機(jī)巷與高瓦斯煤層相通，形成瓦斯積聚，在石英砂巖頂板垮落的過程中，巖石碰撞摩擦產(chǎn)生火花，引發(fā)瓦斯爆炸事故，造成48人死亡。1999年11月5日，河北省郎郭市磁縣翼南煤礦，由于采區(qū)空頂面積過大，造成瓦斯積聚，在頂板垮落時(shí)，因巖石碰撞產(chǎn)生火花，引起瓦斯爆炸事故，導(dǎo)致3人死亡。

　　3)機(jī)械和巖石摩擦撞擊火花[3,7]。煤礦井下機(jī)械和巖石產(chǎn)生摩擦撞擊火花的工況很多，如采掘工作面的采掘機(jī)械截齒截割巖石產(chǎn)生的火花；掘進(jìn)風(fēng)鎬、鋼釬旋轉(zhuǎn)與巖石摩擦撞擊產(chǎn)生的火花；井下工人用鎬、釬、鐵锨掏挖孔槽和裝卸巖石等撞擊產(chǎn)生的火花；巖石自由落下與金屬器具碰撞產(chǎn)生的火花等。研究表明：在金屬與巖石撞擊或相互劇烈摩擦出的部分灼熱導(dǎo)致熔化的顆粒沿著旋轉(zhuǎn)或飛散的軌跡飛濺，顆粒在離切削表面10～30 cm處最先產(chǎn)生火花，這時(shí)其切削面的表面溫度往往能達(dá)到或超過1400℃，致使瓦斯被點(diǎn)燃或引爆。

　　1994年9月17日，黑龍江鶴崗礦務(wù)局南山煤礦，采煤工用手錘敲打鉸接頂梁聯(lián)接銷時(shí)產(chǎn)生火花，引起瓦斯爆炸，死亡56人。1994年吉林省遼源礦務(wù)局泰信煤礦，礦車鴨嘴斷脫跑車，造成機(jī)械與機(jī)械、機(jī)械與巖石撞擊產(chǎn)生火花，引起瓦斯煤塵爆炸，死亡79人。

　　2.3 靜電火花誘因

　　煤礦井下使用了大量高分子聚合物制品，如風(fēng)筒、輸送帶、管材、電纜、塑料網(wǎng)、儀器設(shè)備外殼或零部件等。這些高分子聚合物制品在煤礦井下使用過程中受到機(jī)械摩擦、高速風(fēng)流及風(fēng)流中所含的粉塵與其表面發(fā)生摩擦而產(chǎn)生靜電[8]。由于高分子聚合物材料都是絕緣材料，因摩擦產(chǎn)生的靜電荷積聚在表面不易消失，當(dāng)靜電荷積聚達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)對接地體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，當(dāng)放電能量達(dá)到0.28 mJ時(shí)，就會(huì)引起瓦斯爆炸[9]。據(jù)文獻(xiàn)資料報(bào)道，日本北海道地區(qū)的煤礦曾經(jīng)發(fā)生的8次爆炸事故中，推測由靜電放電引起的有4次，在事故調(diào)查時(shí)找不出除靜電以外的點(diǎn)火原因[10]。我國鶴崗礦務(wù)局新一礦、四川省綦江縣一鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦、北票礦務(wù)局、豐城礦務(wù)局、雞西礦務(wù)局、淮南礦務(wù)局等，也曾發(fā)生過多起因使用非阻燃抗靜電風(fēng)筒，引起瓦斯爆炸的事故。目前，煤礦井下采用具有阻燃抗靜電的高分子聚合物制品，但在使用過程中，高分子聚合物制品會(huì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生老化、抗靜電劑發(fā)生遷移，導(dǎo)致安全性能降低，甚至失效。而我國目前尚無在用高分子聚合物制品的維護(hù)、檢修、報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)研究。

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　　2.4 爆破火花誘因

　　爆破火花誘因除炸藥安全性不夠外，人員行為過失和管理缺陷也是引起爆破火花的主要原因，如違章放炮、炮泥充填不滿、放炮時(shí)未按規(guī)定檢測瓦斯?jié)舛龋�爆破區(qū)域未采用風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施，導(dǎo)致引爆瓦斯。2005年3月19日，山西省朔州市平魯區(qū)白塘鄉(xiāng)細(xì)水煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，并波及相鄰的康家窯煤礦，共死亡72人，事故原因是該礦從黑市購買炸藥，違法組織生產(chǎn)，明火放炮引起瓦斯爆炸。

　　2.5 煤炭自燃誘因

　　開采的煤層具有自燃傾向性，煤自燃而形成的高溫點(diǎn)成為引爆瓦斯的火源。2004年11月28日，陜西省銅川礦務(wù)局陳家山煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，死亡116人，采空區(qū)煤炭自燃是瓦斯爆炸的引爆源[11]。

　　3 應(yīng)對措施

　　從以上分析可以看出，煤礦瓦斯爆炸的火花誘因與許多因素有關(guān)，但總體而言，主要與自然因素、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識(shí)和管理水平等有關(guān)，也可能是以上因素相互作用所導(dǎo)致的。為從源頭上有效預(yù)防煤礦瓦斯爆炸，針對火花誘因的種類采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，效果會(huì)更加明顯。

　　3.1 防范電氣火花誘因的應(yīng)對措施

　　1)嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)礦用產(chǎn)品安全準(zhǔn)入制度，選型、配置符合煤礦相應(yīng)場所及使用條件要求的電氣防爆產(chǎn)品，杜絕假冒偽劣、存在不安全隱患的產(chǎn)品在煤礦井下使用。

　　2)目前，對煤礦在用電氣防爆產(chǎn)品使用過程中，可能造成電氣設(shè)備防爆性能的缺失，我國尚未制訂相應(yīng)的維護(hù)、檢修、報(bào)廢的安全標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范，因此，有必要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，形成該方面的安全標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范體系，提升煤礦在用電氣防爆產(chǎn)品的安全可靠性和運(yùn)行可靠性。

　　3)加強(qiáng)電氣防爆產(chǎn)品的安全管理知識(shí)培訓(xùn)和崗位技術(shù)培訓(xùn)，細(xì)化安全管理規(guī)章制度，杜絕人員行為過失和管理缺陷。

　　3.2 防范摩擦撞擊火花誘因的應(yīng)對措施

　　1)嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)礦用產(chǎn)品安全準(zhǔn)入制度，選擇符合GB/T 13813—2001《煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗(yàn)方法和判定規(guī)則》和GB 3836.1—2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：通用要求》的摩擦撞擊火花安全性產(chǎn)品。

　　2)應(yīng)進(jìn)一步高度重視對機(jī)械與巖石、巖石與巖石摩擦撞擊火花的發(fā)生機(jī)制和預(yù)防措施的基礎(chǔ)研究，制訂出有關(guān)安全性試驗(yàn)方法、判定規(guī)則和防治技術(shù)規(guī)范，最大程度地降低其引爆瓦斯的概率。

　　3.3 防范靜電火花誘因的應(yīng)對措施

　　1)嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)礦用產(chǎn)品安全準(zhǔn)入制度，選擇具有阻燃抗靜電性能的煤礦井下用高分子聚合物制品。

　　2)加大基礎(chǔ)研究力度，制訂煤礦井下在用高分子聚合物制品安全性能技術(shù)規(guī)范，確保其可靠性。

　　3.4 防范爆破火花、煤炭自燃誘因的應(yīng)對措施

　　1)加強(qiáng)炸藥的采購管理制度，強(qiáng)化在用炸藥安全性檢查，細(xì)化放炮工藝流程，放炮時(shí)檢測瓦斯?jié)舛�，采用風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施，防止火源與瓦斯積聚在同時(shí)同地點(diǎn)出現(xiàn)。

　　2)嚴(yán)格執(zhí)行GB/T 20104—2006《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》，對開采煤層進(jìn)行煤自燃傾向性鑒定。采用注阻化劑、凝膠或氮?dú)獾却胧�，防止煤柱、采空區(qū)殘留煤發(fā)生自燃；并對自然發(fā)火進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)預(yù)報(bào)煤自燃而形成的高溫點(diǎn)。

　　4 結(jié)束語

　　瓦斯爆炸事故的防治是煤礦安全工作的一個(gè)系統(tǒng)工程。從技術(shù)和管理方面分析，在瓦斯爆炸的3個(gè)必要條件中，預(yù)防和控制瓦斯爆炸的引火源會(huì)更直接、更容易些。

　　管理方面，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家和行業(yè)的方針政策，有針對性地細(xì)化部門規(guī)章制度，加強(qiáng)安全管理和安全監(jiān)督，重視員工安全意識(shí)的培養(yǎng)，杜絕人員行為過失和管理缺陷引發(fā)的瓦斯爆炸；針對火源種類，結(jié)合各礦的實(shí)際情況，建立各種火花誘因危險(xiǎn)源的辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)及其對應(yīng)的運(yùn)行機(jī)制。

　　技術(shù)方面，應(yīng)高度重視煤礦在用安全產(chǎn)品使用過程中安全可靠性、運(yùn)行可靠性的基礎(chǔ)研究，以及機(jī)械、巖石摩擦撞擊火花的發(fā)生機(jī)制和預(yù)防措施的基礎(chǔ)研究，并制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范，為煤礦安全狀況的根本好轉(zhuǎn)提供技術(shù)支撐。

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