煤礦爆炸事故的原因解析

指導(dǎo)老師：董維芳講課人：王報(bào)英

在煤炭開采過程中，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災(zāi)、透水、頂板冒落等多種災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統(tǒng)計(jì)中來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災(zāi)害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，制訂防治對策，顯得特別重要。煤礦爆炸的類型瓦斯爆炸煤塵爆炸瓦斯爆炸

礦井瓦斯爆炸是一種熱---鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（也叫鏈鎖反應(yīng)）。當(dāng)爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源給予的熱能）后，反應(yīng)分子的鏈即行斷裂，離解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的游離基（也叫自由基）。這類游離基具有很大的化學(xué)活性，成為反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的活化中心。在適合的條件下，每一個(gè)游離基又可以進(jìn)一步分解，再產(chǎn)生兩個(gè)或兩上以上的游離基。這樣循環(huán)不已，游離基越來越多，化學(xué)反應(yīng)速度也越來越快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應(yīng)。所以，瓦斯爆炸就其本質(zhì)來說，是一定濃度的甲烷和空氣中度作用下產(chǎn)生的激烈氧化反應(yīng)。瓦斯爆炸瓦斯爆炸的反應(yīng)過程瓦斯爆炸的條件

（1）有一定濃度的瓦斯

（2）有一定的引火溫度

（3）有一定濃度的引燃火源

（4）有足夠的氧氣瓦斯爆炸的具體案例瓦斯爆炸的反應(yīng)過程

瓦斯爆炸是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，是一個(gè)連鎖反應(yīng)。

爆炸性混合氣體吸收一定能量后，反應(yīng)分子鏈斷裂，離解成兩個(gè)或兩個(gè)以上游離基（自由基）。在適合條件下，每一個(gè)游離基又進(jìn)一步分解，再產(chǎn)生兩個(gè)或兩個(gè)以上的游離基。如此分離下去，游離基愈來愈多，與氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)也愈激烈，最后發(fā)展為燃燒或爆炸。

CH4[CH3]+[H];[CH3]+O2[HCHO]+[OH][H]+O2[OH]+[O];[OH]+CH4[CH2]+[H2O];[O]+CH4[OH]+[CH3];[HCHO]+O2CO+[O]+H2O;CO+O2CO2+[O]

一般只用最終結(jié)果來表達(dá)瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)，即：

CH4+O2——CO2+H2O+833.28Ｊ／mol

瓦斯爆炸的條件

瓦斯?jié)舛韧咚贡ㄓ幸欢ǖ臐舛确秶?，我們把在空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限為5%～16%瓦斯爆炸當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時(shí)，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反應(yīng))；瓦斯?jié)舛仍?6%以上時(shí)，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會(huì)燃燒。瓦斯爆炸界限并不是固定不變的，它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。引火溫度瓦斯的引火溫度，即點(diǎn)燃瓦斯的最低溫度。一般認(rèn)為，瓦斯的引火溫度為650℃～750℃。但因受瓦斯的濃度、火源的性質(zhì)及混合氣體的壓力等因素影響而變化。當(dāng)瓦斯含量在7%一8%時(shí)，最易引燃；當(dāng)混合氣體的壓力增高時(shí)，引燃溫度即降低；在引火溫度相同時(shí)，火源面積越大、點(diǎn)火時(shí)間越長，越易引燃瓦斯。高溫火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要條件之一。井下抽煙、電氣火花、違章放炮、煤炭自燃、明火作業(yè)等都易引起瓦斯爆炸。所以，在有瓦斯的礦井中作業(yè)，必須嚴(yán)格遵照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。氧的濃度

實(shí)踐證明，空氣中的氧氣濃度降低時(shí)，瓦斯爆炸界限隨之縮小，當(dāng)氧氣濃度減少到12%以下時(shí)，瓦斯混合氣體即失去爆炸性。這一性質(zhì)對井下密閉的火區(qū)有很大影響，在密閉的火區(qū)內(nèi)往往積存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的濃度低，并不會(huì)發(fā)生爆炸。如果有新鮮空氣進(jìn)入，氧氣濃度達(dá)到12%以上，就可能發(fā)生爆炸。因此，對火區(qū)應(yīng)嚴(yán)加管理，在啟封火區(qū)時(shí)更應(yīng)格外慎重，必須在火熄滅后才能啟封[1]。著火源弱火源——不能形成沖擊波，也不能使沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)。強(qiáng)火源——會(huì)產(chǎn)生沖擊波，并把沉積煤塵轉(zhuǎn)達(dá)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)。危險(xiǎn)火花的溫度至少應(yīng)超過混合物著火溫度的一倍。點(diǎn)火源的作用時(shí)間超過誘導(dǎo)期的情況下，這種點(diǎn)火源才可能是危險(xiǎn)。誘導(dǎo)期（感應(yīng)器——火源作用開始到產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的火焰前沿）所需的時(shí)間。沖擊波的作用持續(xù)時(shí)間最短——10-7~10-3s炸藥爆炸后產(chǎn)物，電火花作用時(shí)間——10-6~10-2s。電弧及瓦斯煤塵爆炸的火焰前沿的作用時(shí)間為10-4~1s。明火和灼熱體作用時(shí)間最長。鄭煤集團(tuán)大平煤礦“10.20”

瓦斯爆炸事故

2004年10月20日，河南省鄭煤集團(tuán)大平煤礦發(fā)生一起特大型煤與瓦斯突出引發(fā)的特別重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受傷（其中重傷5人），直接經(jīng)濟(jì)損失3935.7萬元。主要內(nèi)容1、礦井基本情況

2、瓦斯爆炸事故及其分析

1、礦井基本情況

大平煤礦四證（即：采礦許可證、煤炭生產(chǎn)許可證、營業(yè)執(zhí)照、礦長資格證）齊全。1982年開始建井，1986年建成投產(chǎn)。礦井原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60萬噸/年。2000年至2001年進(jìn)行了礦井通風(fēng)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)改造，2003年礦井核定生產(chǎn)能力130萬噸/年2004年1－9月份累計(jì)生產(chǎn)原煤96萬噸。立井單水平上下山開拓方式;抽出式混合通風(fēng)。2個(gè)采面，5個(gè)煤巷掘進(jìn)面，3個(gè)巖巷掘進(jìn)面03年為高瓦斯礦井煤塵具有爆炸性煤自燃發(fā)火期2－6個(gè)月井下建有瓦斯抽放系統(tǒng)。礦井安裝有KJ90安全監(jiān)控系統(tǒng)1、礦井基本情況2、

瓦斯爆炸事故及其分析1、

瓦斯爆炸事故簡況：

■瓦斯爆炸時(shí)間

2004年10月20日22時(shí)40分。■瓦斯爆炸（火）源點(diǎn)在西大巷與11軌道石門交匯點(diǎn)附近的西大巷內(nèi)，架線電機(jī)車取電弓與架線的電火花引發(fā)瓦斯爆炸。■瓦斯爆炸波及范圍礦井西翼進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，13、15、11、21四個(gè)采區(qū)和礦井西翼回風(fēng)系統(tǒng)。大平煤礦“10.20”瓦斯爆炸傳播過程演示2、瓦斯爆炸的原因：

■局部通風(fēng)設(shè)施管理混亂，２１巖石下山回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷堆積物料，并有帶有通風(fēng)口的風(fēng)墻,加大了突出瓦斯逆流，逆流到西大巷新鮮風(fēng)流中的瓦斯達(dá)到爆炸濃度，由架線電機(jī)車取電弓與架線產(chǎn)生的電火花，引發(fā)了瓦斯爆炸?！鐾咚雇怀雠c瓦斯爆炸有31分鐘的間隔時(shí)間，應(yīng)急處置措施不當(dāng)，沒有按照事故應(yīng)急預(yù)案要求，對瓦斯波及區(qū)域?qū)嵤┩ｋ姶胧！黾夹g(shù)管理、安全責(zé)任不落實(shí)，重生產(chǎn)輕安全。煤塵爆炸煤塵爆炸同瓦斯爆炸一樣都屬于礦井中的重大災(zāi)害事故。我國歷史上最嚴(yán)重的一次煤塵爆炸發(fā)生在1942年日本侵略者統(tǒng)治下的本溪煤礦，死亡1549人，殘246人，死亡的人員中大多為CO中毒，事故發(fā)生前，巷道內(nèi)沉積了大量煤塵，是由于電火花點(diǎn)燃局部聚積的瓦斯而引起的重大煤塵爆炸事故。煤塵爆炸煤塵爆炸的機(jī)理煤塵爆炸的條件煤塵爆炸的案例煤塵爆炸機(jī)理煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一般認(rèn)為其爆炸機(jī)理及過程如下：（1）煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增可，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開；（2）當(dāng)溫度達(dá)到300~400℃時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其他碳?xì)浠衔铮唬?）形成的可燃?xì)怏w與空氣混合的高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼，即活化中心，當(dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過程開始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃；（4）閃燃所形成的熱量的傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃過程急劇地循環(huán)進(jìn)生，當(dāng)燃燒不斷加劇使火焰速度達(dá)到每秒數(shù)百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。煤塵爆炸的條件

煤塵爆炸必須同時(shí)具備四個(gè)條件，煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達(dá)到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩?；一定濃度的氧氣。煤塵的爆炸性煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸的危險(xiǎn)性必須經(jīng)過試驗(yàn)確定。懸浮煤塵的濃度井下空氣中只有懸浮的煤塵達(dá)到一定濃度時(shí)，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低或最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會(huì)發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及度試驗(yàn)條件等有關(guān)。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30~50g/m3，上限濃度為1000~2000g/m3。其中爆炸力最強(qiáng)的濃度范圍為300~500g/m3。一般情況下，浮游煤塵達(dá)到爆炸下限濃度的情況是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震動(dòng)沖擊都能使大量落塵飛揚(yáng)，在短時(shí)間內(nèi)使浮塵量增加，達(dá)到爆炸濃度。因此，確定煤塵爆炸濃度時(shí)，必須考慮落塵這一因素。引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩疵簤m的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性狀、濃度及試驗(yàn)條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在650~1050℃之間，一般為700~800℃。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.5~40mJ。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達(dá)到，如爆破火焰、電氣火花、機(jī)械摩擦火花、瓦斯燃燒或爆炸、井下火災(zāi)等。根據(jù)20世紀(jì)80年代的統(tǒng)計(jì)資料，由于放炮和機(jī)電火花引起的煤塵爆炸事故分別占總數(shù)的45%和35%。一定濃度的氧氣煤塵爆炸還必須要具備一定濃度的氧氣，要求氧氣的濃度不低于18%（體積百分比）。由于礦井的氧氣濃度一定大于18%，所以我們在防止煤塵爆炸過程中一般不會(huì)考慮這一條件煤塵爆炸案例棗莊聯(lián)創(chuàng)公司2.23煤塵爆炸事故棗莊聯(lián)創(chuàng)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司位于棗莊市薛城區(qū)陶莊鎮(zhèn)境內(nèi)，于1948年成立，礦井設(shè)計(jì)能力60萬噸/年。后破產(chǎn)重組為棗莊聯(lián)創(chuàng)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司。事故發(fā)生時(shí)棗礦集團(tuán)公司（原棗莊礦務(wù)局）仍對其履行安全監(jiān)管職責(zé),證照齊全有效。2005年，聯(lián)創(chuàng)公司由山東省煤炭工業(yè)局核定生產(chǎn)能力35萬噸，實(shí)際原煤產(chǎn)量完成40.28萬噸。事故經(jīng)過

2006年2日23日11時(shí)30分，采煤六工區(qū)中班人員開完班前會(huì)后，開始下井接班；12時(shí)30分在井下16108工作面進(jìn)行現(xiàn)場交接班，進(jìn)入工作面后，進(jìn)行正常檢查和維修。放炮員