煤礦爆炸火災(zāi)防治與救災(zāi)中國礦業(yè)大學(xué)（北京）周心權(quán)第一章特大瓦斯爆炸、火災(zāi)事故回顧及教訓(xùn)一、鄭州煤業(yè)集團(tuán)大平煤礦

“10.20”特大型煤與瓦斯突出引發(fā)

特別重大瓦斯爆炸事故2004年10月20日，河南省鄭州煤炭工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司(簡稱鄭煤集團(tuán)公司)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。2、事故調(diào)查情況煤與瓦斯突出事故簡況2004年10月20日22時09分，21軌道下山巖石掘進(jìn)工作面（距地表垂深612m）發(fā)生特大型延期性煤與瓦斯突出。

22時09分12秒～22時12分26秒瓦斯?jié)舛葟?.12%升到40%以上.大平煤礦“10.20”事故瓦斯突出及擴(kuò)散過程演示22時31分31秒~22時35分15秒,瓦斯?jié)舛葟?.17%升到4.0%.21軌道下山巖石掘進(jìn)工作面,突出煤巖量約1894t,瓦斯量25萬m322時32分16秒~22時39分45秒,瓦斯?jié)舛葟?.5%升到6.3%.大平煤礦“10.20”瓦斯爆炸傳播過程演示應(yīng)注意：“安全”區(qū)域的安全性的動態(tài)轉(zhuǎn)換；1、巖石掘進(jìn)工作面的突出威脅性；2、礦井由非突出危險過渡到突出危險的過渡階段時存在的易忽視的重大隱患；3、原發(fā)性突出災(zāi)害誘發(fā)繼發(fā)性爆炸災(zāi)害的防治；4、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性；5、突發(fā)性災(zāi)害信息的發(fā)現(xiàn)、分析和決策的及時性二、陳家山礦瓦斯爆炸事故

2004年11月28日07時10分井下四泵房安檢員韓朝云匯報聽到爆炸聲、巷道煙霧大，隨之安子溝抽放泵站電話匯報，安子溝風(fēng)井防爆門被摧毀，有黑煙冒出。四采區(qū)發(fā)生爆炸事故，波及四采區(qū)下山至回風(fēng)井所有區(qū)域，涉及415回采工作面系統(tǒng)、416掘進(jìn)工作面系統(tǒng)、417掘進(jìn)工作面、采區(qū)下山系統(tǒng)、安子溝回風(fēng)系統(tǒng)等，死亡166人，受傷45人。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又發(fā)生4次爆炸，沒有再造成人員傷亡。

2事故發(fā)生經(jīng)過2004年11月23日10:20～10:30

415上隅角起爆松動頂煤，上隅角采空區(qū)發(fā)生瓦斯爆燃，83#～89#架后溜槽處發(fā)現(xiàn)明火，并有大量青煙。

2004年11月24日415上隅角再次發(fā)生瓦斯爆燃，53#支架出現(xiàn)明火；采取注氮、注漿、注凝膠，只割煤不放頂煤，加快推進(jìn)速度2004年11月28日07時10分井下四泵房聽到爆炸聲、巷道煙霧大，安子溝抽放泵站電話匯報，安子溝風(fēng)井防爆門被摧毀，有黑煙冒出；事故死亡166人，。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53相繼發(fā)生4次爆炸，沒有造成人員傷亡。

415面爆源點415運(yùn)順415回風(fēng)巷415高位巷1號聯(lián)絡(luò)巷四總回四皮下四軌下415灌漿巷415工作面注水、注漿、注凝膠

24日16時起加快工作面的推進(jìn)度,事故發(fā)生前推進(jìn)27m。28日7時06分,下隅角尾梁后部強(qiáng)制放頂放炮引起瓦斯爆炸.24日12時10分,上隅角再次爆燃。23日10時40分,上隅角放炮引起爆燃23日10時50分,85架附近發(fā)現(xiàn)明火。

24日12時14分53號尾梁著火,經(jīng)灑水火滅。

工作面推進(jìn)煤礦重大災(zāi)害虛擬現(xiàn)實重現(xiàn)系統(tǒng)

基于VC++和Vega平臺，建立顯示各種災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和救災(zāi)過程的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，為防治措施的合理性檢驗，救災(zāi)決策、事故場景重現(xiàn)，事故原因和性質(zhì)分析匯報以及安全培訓(xùn)提供有力的顯示工具。巷道火災(zāi)(視點在巷道內(nèi))巷道火災(zāi)(視點在巷道外)陳家山煤礦特別重大瓦斯爆炸事故經(jīng)過上隅角放炮引起瓦斯爆燃上隅角瓦斯爆燃引起明火人員救災(zāi)下隅角瓦斯爆炸虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)需借助專用軟件顯示三維動態(tài)災(zāi)變過程，因展示條件所限，本圖僅以二維靜態(tài)圖形顯示虛擬現(xiàn)實場景，雖然顯示效果差，但也較清楚地顯示出下隅角瓦斯爆炸的原因。所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能真實顯示三維動態(tài)災(zāi)變過程，為事故調(diào)查和分析提供了有力的分析工具。

爆炸性氣體混合帶采空區(qū)冒落帶1號聯(lián)絡(luò)巷交叉口瓦斯流煤層炮眼新鮮風(fēng)下工隅作角面陳家山煤礦特別重大瓦斯爆炸事故原因分析圖三、孫家灣煤礦瓦斯爆炸事故2005年2月14日孫家灣煤礦海州立井發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡214人,受傷30人，其中重傷8人。該事故為40年來最大的煤礦事故孫家灣煤礦瓦斯異常涌出與瓦斯爆炸時間序列示意圖14時55分盲斜下山瓦斯?jié)舛冗_(dá)4%。2%的積聚瓦斯于14時49分排出。配電點處14時53分瓦斯?jié)舛冗_(dá)8%。15時01分發(fā)生瓦斯爆炸。爆炸前,瓦斯?jié)舛?.2%。爆炸前，瓦斯?jié)舛?.2%。瓦斯?jié)舛冗_(dá)2.7%。14時49分38秒沖擊地壓發(fā)生；14時50分至14時52分瓦斯?jié)舛扔?.29%升至4%以上?？偨Y(jié)瓦斯爆炸事故的致因瓦斯源火源沖擊地壓通風(fēng)不良突出采空區(qū)瓦斯火災(zāi)生成氣體排出盲巷瓦斯與瓦斯積聚小窯相通高濃度瓦斯的發(fā)現(xiàn)和控制監(jiān)測系統(tǒng)瓦檢員井下八種人斷電（傳感器位置）摩擦撞擊、電氣設(shè)備失爆放炮、火災(zāi)帶電檢修四、貴州水城木沖溝礦瓦斯爆炸事故2000年9月27日20時38分，貴州省水城礦務(wù)局木沖溝煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故。事故波及除+1800水平大巷以外的所有井下地點。井下作業(yè)的224名礦工中，160人遇難，11人重傷，83人生還。水城礦務(wù)局木沖溝煤礦位于貴州省六盤水市境內(nèi)。井田走向長8km，傾斜寬為0.9-1.9km，面積約12.65km2。礦井可采儲量9946萬噸，設(shè)計年生產(chǎn)能力90萬噸，服務(wù)年限為79年。1974年投入生產(chǎn)。該礦為高瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量為19.9m3/t。木沖溝礦事故（循環(huán)風(fēng)＋違規(guī)排瓦斯＋打開礦燈）局部風(fēng)機(jī)停風(fēng)積存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯

循環(huán)風(fēng)新鮮風(fēng)不夠四臺局部風(fēng)機(jī)用，產(chǎn)生循環(huán)風(fēng),高濃度瓦斯回流，遇拆卸礦燈的火源引起爆炸。木沖溝礦因循環(huán)風(fēng)引起瓦斯爆炸示意圖五、唐山市開平區(qū)劉官屯煤礦“12.7”瓦斯煤塵爆炸事故（死亡108人）

該礦系低瓦斯礦井事故發(fā)生于2005年12月7日15時14分；其爆源位于1193（下）工作面切眼。回風(fēng)下山風(fēng)門打開風(fēng)流短路，工作面瓦斯積聚，回柱火花引爆瓦斯，煤塵參與爆炸。六、山西省臨汾市洪洞瑞之源煤礦“12.5”特別重大瓦斯爆炸事故

該礦系低瓦斯礦井2007年12月5日23時07分，山西洪洞瑞之源煤業(yè)有限公司（原洪洞縣新窯煤礦）系低瓦斯礦井，井下發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，造成105人死亡，受傷18人，直接經(jīng)濟(jì)損失4275.08萬元。瓦斯爆炸爆源位于9#煤40m掘采面。事故發(fā)生的直接原因是：40m掘采面無風(fēng)作業(yè)，造成瓦斯積聚，達(dá)到爆炸濃度界限；40m掘采面放炮產(chǎn)生火焰，引爆瓦斯，煤塵參與爆炸。

七、寧夏白笈溝煤礦火災(zāi)、爆炸災(zāi)害事故教訓(xùn)開拓布置、采掘計劃不遵循“合理通風(fēng)規(guī)律”所致第二章

煤礦重大災(zāi)害救災(zāi)一、應(yīng)急救援預(yù)案和事故預(yù)防和處理計劃由于我國各行業(yè)、特別是煤礦重大事故頻發(fā)，在事故應(yīng)急決策和救援中，面對著比西方發(fā)達(dá)國家更為復(fù)雜、危險和嚴(yán)重的局面。

煤礦重大事故應(yīng)急救援具有時間緊迫性、決策依據(jù)信息模糊性、災(zāi)變狀態(tài)動態(tài)復(fù)雜性的特點，因此，應(yīng)急救援決策與救災(zāi)比面對正常生產(chǎn)狀態(tài)的事故防治更為復(fù)雜而艱巨，需要更強(qiáng)的技術(shù)裝備支持。成功的煤礦重大事故應(yīng)急救援不僅可以減少原發(fā)性災(zāi)害的損失，防止或減小繼發(fā)性災(zāi)害的發(fā)生，且在制定有針對性的應(yīng)急救援預(yù)案時，也可以發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)重大事故防治方案中存在的漏洞，完善重大事故防治體系。

我國絕大多數(shù)礦井雖然制定了礦井應(yīng)急救援預(yù)案和災(zāi)害預(yù)防處理計劃，但都存在針對性不強(qiáng)、內(nèi)容不具體、不具備可操作性的缺點。無法對重大事故應(yīng)急救援決策提供技術(shù)支持和參考。

災(zāi)害應(yīng)急救援預(yù)案未能考慮應(yīng)急救援演練，事故預(yù)防處理計劃未能考慮火災(zāi)與爆炸等重大災(zāi)害相互轉(zhuǎn)化以及瓦斯異常涌出等突發(fā)事件的防治。制定具體、可操作性強(qiáng)的應(yīng)急救援預(yù)案，可以提前以充裕的時間分析對比各種救災(zāi)方案的可靠性和可操作性，可以通過安全教育培訓(xùn)使職工實施救災(zāi)、自救、控風(fēng)、撤人等各項措施，從而，有助于救災(zāi)決策的實施。否則，事故發(fā)生后，開關(guān)風(fēng)門等救災(zāi)控風(fēng)措施將無人實施。災(zāi)害應(yīng)急救援預(yù)案和事故預(yù)防處理計劃的三大作用：（1）提高事故防治水平；（2）減少原發(fā)性災(zāi)害的損失；（3）減少或避免繼發(fā)性災(zāi)害的損失。重大事故的應(yīng)急響應(yīng)的三階段：（1）事故發(fā)生的第一時間（幾十分鐘）（2）事故發(fā)生后的1～2天（3）領(lǐng)導(dǎo)和專家到達(dá)現(xiàn)場后大部分煤炭企業(yè)負(fù)責(zé)人和安全管理人員缺乏特別重大事故應(yīng)急救援技術(shù)和經(jīng)驗，需提高應(yīng)急救援相關(guān)管理、技術(shù)和經(jīng)驗水平。重大災(zāi)害破壞效應(yīng)及其影響的動態(tài)模擬距100號節(jié)點800米發(fā)生火災(zāi)5分鐘到達(dá)抽排泵站11分鐘到達(dá)潘三西二運(yùn)輸巷火災(zāi)控風(fēng)前煙流迅速威脅到抽排泵站、1782（1）工作面、采區(qū)下部變電所和1481（3）工作面等工作地點。打開風(fēng)門潘三西二運(yùn)輸巷火災(zāi)控風(fēng)后

煙流直接進(jìn)入回風(fēng)巷道，不再威脅工作地點，為人員的撤退及繼發(fā)性災(zāi)害控制提供支持。

用MFIRE軟件對火災(zāi)、爆炸、突出等事故進(jìn)行動態(tài)模擬，定量分析災(zāi)害威脅范圍及可能的繼發(fā)性災(zāi)害，為災(zāi)害預(yù)防與處理計劃及救災(zāi)決策提供技術(shù)支持，發(fā)揮控制原發(fā)性災(zāi)害、避免繼發(fā)性災(zāi)害的作用。二、2004－2007，是1960年以來我國死亡百人煤礦特別重大事故的高發(fā)期1、2004.10.226鄭州大平礦難死亡148人（突出引起進(jìn)風(fēng)區(qū)瓦斯爆炸）；2、2004.11.274銅川陳家山礦難死亡166人（下隅角強(qiáng)制放頂瓦斯爆炸）；3、2005.2.141阜新孫家灣礦難死亡214人（沖擊地壓引起原低瓦斯風(fēng)道瓦斯爆炸）；4、2005.7.4梅州大興水災(zāi)死亡123人5、2005.11.273七臺河?xùn)|風(fēng)礦瓦斯爆炸死亡171人（煤倉放炮引起煤塵爆炸）；6、2005.12.7唐山劉官屯礦瓦斯爆炸死亡108人。（低瓦斯鄉(xiāng)鎮(zhèn)礦井）；7、2007.8.17山東新汶華源礦水災(zāi)2死亡181人(定性為自然災(zāi)害)。8、2007.12.5山西洪洞瑞之源煤礦瓦斯爆炸瓦斯爆炸死亡108人。（低瓦斯鄉(xiāng)鎮(zhèn)礦井）上述特別重大事故，顯示一個共同規(guī)律：大部分事故并非發(fā)生在傳統(tǒng)意義上的高瓦斯區(qū)域，而往往發(fā)生在正常狀況下是“安全的”，但是由于突發(fā)事件的出現(xiàn)，如瓦斯異常涌出，使得原來的“安全”區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榇嬖谥卮箅[患的危險區(qū)域，然而這種動態(tài)變化未能為職工所發(fā)現(xiàn)，基于僥幸心理，違章作業(yè)，導(dǎo)致特別重大事故的發(fā)生。煤礦低瓦斯“安全“區(qū)域存在重大隱患的危險區(qū)域特別重大事故突發(fā)事件原發(fā)性災(zāi)害安全區(qū)域人們更容易違章應(yīng)對煤礦突發(fā)事件存在薄弱環(huán)節(jié)（未能及時發(fā)現(xiàn)、正確分析及及時應(yīng)對）（狀態(tài)動態(tài)變化）因此，需要適應(yīng)煤礦高度集中化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，為其提供高可靠性安全保障，高可靠性安全保障不僅包括人們熟知的原發(fā)性災(zāi)害的防治，含高瓦斯區(qū)域的重點防治，而且包括人們?nèi)菀缀鲆暤摹鞍踩眳^(qū)域轉(zhuǎn)化為“危險”區(qū)域的動態(tài)致災(zāi)可能性的預(yù)警和防治，以及原發(fā)性災(zāi)害轉(zhuǎn)變?yōu)楦蟮睦^發(fā)性災(zāi)害的預(yù)防和防治。三、正確分析突發(fā)事件即災(zāi)變信息注意氣樣濃度反映災(zāi)情的局限性在分析災(zāi)區(qū)狀態(tài)變化時，必須注意有害氣體濃度是一種受風(fēng)量影響十分大的參數(shù)。注意較普遍存在的災(zāi)害預(yù)警誤區(qū)：瓦斯?jié)舛取苤苯优袛酁?zāi)區(qū)的瓦斯爆炸危險性，因為瓦斯爆炸危險性直接與瓦斯?jié)舛认嚓P(guān)；一氧化碳濃度——不能直接判斷火區(qū)的燃燒狀態(tài)，必須加上風(fēng)量，才能了解火區(qū)生成量，因為濃度會被風(fēng)流稀釋以上隅角為例，上隅角采空區(qū)的瓦斯?jié)舛扰c上隅角附近回風(fēng)風(fēng)流中瓦斯，一氧化碳濃度相差可達(dá)100倍以上。風(fēng)量為2000M3/Min回風(fēng)流中的20ppm的一氧化碳濃度往往使人容易忽視，實際上，它與采空區(qū)漏風(fēng)量為20M3/Min的漏風(fēng)風(fēng)流中的2000ppm的一氧化碳濃度同樣嚴(yán)重。

20M3/Min2000ppm2000M3/Min20ppm四、正負(fù)壓通風(fēng)對自燃嚴(yán)重（或漏風(fēng)大）礦井的影響負(fù)壓通風(fēng)→回風(fēng)道CO濃度高、易發(fā)現(xiàn)正壓通風(fēng)→不易發(fā)現(xiàn)、易造成突發(fā)性火災(zāi)均壓通風(fēng)、進(jìn)風(fēng)區(qū)安全性、上隅角回風(fēng)巷co濃度、取樣位置案例黑龍江省鶴崗市富華煤礦通風(fēng)系統(tǒng)示意圖五、氧氣濃度低對氣體濃度測定準(zhǔn)確性的影響：氧氣濃度太低，便攜式電子(光學(xué)）檢測儀表誤差大，氧氣濃度需大于17％。救災(zāi)失誤案例貝勒煤礦“8.21”火災(zāi)（瓦斯爆炸）事故處理經(jīng)過2006年8月21日2時27分，貴州貝勒煤礦1501首采面發(fā)生火災(zāi)。23日救護(hù)隊在準(zhǔn)備建擋水墻待料時，突然發(fā)生爆炸，造成8名救護(hù)隊員犧牲，2名指戰(zhàn)員受重傷和1名指揮員受輕傷的事故。(1)、事故礦井概況該礦設(shè)計能力15萬噸/年。礦井采用斜井開拓，分區(qū)通風(fēng)。西風(fēng)井安設(shè)BDK54-6-NO19軸流風(fēng)機(jī)2臺；東風(fēng)井安設(shè)BDK54-6-NO17風(fēng)機(jī)2臺，礦井安設(shè)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)一套，設(shè)有高低負(fù)壓瓦斯抽放系統(tǒng)一套。

1501回風(fēng)巷與西風(fēng)井下山口交岔點以西2m處瓦斯?jié)舛葹?5％、一氧化碳濃度為0.012％、溫度為32℃、氧氣濃度為18.5％、二氧化碳濃度為0.26％；往西100m處瓦斯?jié)舛葹?0％、一氧化碳濃度為0.21％、溫度為48℃、氧氣濃度為13.1％、二氧化碳濃度為0.3％；往西180m處瓦斯?jié)舛葹?1％、一氧化碳濃度為0.32％、溫度為62℃、氧氣濃度為4.9％、二氧化碳濃度為1.2％；由于溫度太高無法繼續(xù)往前偵查；1501機(jī)巷低洼處瓦斯?jié)舛葹?3.2％、二氧化碳濃度為0.2％，水已開始往外流。

六、礦井反風(fēng)注意事項礦井反風(fēng)注意事項遵守《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。反風(fēng)演習(xí)應(yīng)注意井下各區(qū)域的供風(fēng)量變化、瓦斯?jié)舛纫约皩饏^(qū)和采空區(qū)氣體的影響。注意反風(fēng)后影響區(qū)域人員的通訊聯(lián)系和撤退。平常對井下人員進(jìn)行反風(fēng)知識的教育。反風(fēng)-撤人-偵察-直接滅火的正確順序。七、礦井火災(zāi)風(fēng)流模擬與控制技術(shù)經(jīng)驗和定性分析的救災(zāi)技術(shù)為何難以發(fā)展？7.1概述控制風(fēng)流流向，撤人救災(zāi)礦井火災(zāi)救災(zāi)決策的難點了解火災(zāi)時期風(fēng)流狀態(tài)變化風(fēng)流動態(tài)模擬技術(shù)風(fēng)流動態(tài)控制技術(shù)無法準(zhǔn)確了解火災(zāi)狀態(tài)—人的能力有限(人機(jī)工程學(xué)）計算機(jī)技術(shù)與定性分析技術(shù)的比較定性分析技術(shù)較簡單,但現(xiàn)場人員須全面了解才能應(yīng)用,實際應(yīng)用難度大計算機(jī)模擬技術(shù)盡管復(fù)雜,但現(xiàn)場人員僅需知道如何編制輸入文件和分析輸出文件,反而容易掌握7.2風(fēng)流動態(tài)模擬技術(shù)風(fēng)流穩(wěn)態(tài)模擬→日常通風(fēng)管理風(fēng)流動態(tài)模擬→災(zāi)變通風(fēng)管理計算機(jī)模擬→各巷道風(fēng)流動態(tài)變化→了解礦井火災(zāi)時期井下狀況作用實時救災(zāi)決策了解火災(zāi)對風(fēng)流的影響預(yù)先分析某特定火災(zāi)下風(fēng)流狀態(tài)、制定火災(zāi)防治措施校驗控風(fēng)措施的有效性幫助確定火源位置有助于事故分析7.3風(fēng)流動態(tài)控制技術(shù)作用：控制風(fēng)流流向，保護(hù)人員撤退和救災(zāi)路線定量與定性綜合分析方法風(fēng)流動態(tài)模擬技術(shù)→了解設(shè)定火災(zāi)風(fēng)流變化經(jīng)驗及定性分析技術(shù)→確定各風(fēng)流控制方案再次應(yīng)用風(fēng)流動態(tài)模擬技術(shù)→檢驗各控風(fēng)方案有效性確定優(yōu)選方案，與設(shè)定火災(zāi)組合，輸入計算機(jī)重復(fù)前面四項，分析井下各易發(fā)火區(qū)，輸入計算機(jī)礦井火災(zāi)時期，選擇相近已模擬火災(zāi)作為決策參考八、高溫、高壓對瓦斯爆炸限的影響美國礦業(yè)局兩個高溫高壓瓦斯對爆炸影響計算公式相近似，即（1）式中：P為煤層氣壓力，atm；L上為1個大氣壓（0.1Mpa）時的爆炸上限。（2）式中：P為煤層氣壓力，MPa。以上兩式計算結(jié)果與其他計算結(jié)果或表列數(shù)據(jù)比較，屬于確定值較高一類，即安全系數(shù)較大一類。基于美國礦業(yè)局所作大量實驗驗證，并從安全性考慮，以美國礦業(yè)局計算公式為依據(jù)。取進(jìn)氣壓力為1MPa，代入式（1）溫度影響校正：設(shè)進(jìn)氣溫度200℃1+0.000721×（200-25）=1.126.因此。

九、瓦斯爆炸的重要參數(shù)1。瓦斯爆炸的能量

來源于瓦斯與氧的燃燒反應(yīng)，瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過程CH4+2O2=CO2+2H20+882.6KJ/mol

在氧氣不足的情況下：CH4+O2=CO+H2+H20瓦斯完全燃燒放出的熱是882.6/16=55MJ/kg，普通炸藥的爆炸熱為5MJ/kg;但是，瓦斯和炸藥的能量密度卻差別很大。典型梯恩梯炸藥的密度為1600kg/m3，能量密度為1600*5=8000(MJ/m3)。濃度為9.51%的瓦斯空氣混合氣體，瓦斯密度為0.68kg/m3，能量密度為0.68*55=37.4(MJ/m3)，只有炸藥的0.5%;1M3瓦斯爆炸相當(dāng)于7.5kg炸藥爆炸放出的熱量。對于井下巷道半封閉系統(tǒng)，能量釋放率一般可達(dá)50％－70%。

2。爆炸源能量釋放速率燃燒速度是可燃?xì)怏w燃燒鋒面向未燃區(qū)域擴(kuò)展的速度，可以衡量爆炸能量釋放的速率。瓦斯空氣混合氣體的層流燃燒速度約為0.5m/s，發(fā)生在井下的爆炸絕大多數(shù)屬于爆燃，據(jù)已有的實驗測定結(jié)果燃燒速度不超過150m/s。爆炸火焰?zhèn)鞑サ乃俣仁窍鄬τ谀彻潭ㄎ恢没鹧驿h面的速度，實驗中比較容易測量，也常用來表征爆炸反應(yīng)的快慢。典型梯恩梯炸藥的爆轟速度為6900m/s，而實驗獲得的井下瓦斯爆炸最大火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?500m/s，通常的值都在100m/s－400m/s之間。由此可見，瓦斯爆炸能量的釋放速率比炸藥爆炸要小的多。3、爆炸產(chǎn)生沖擊波的壓力靜壓和沖擊動壓。靜壓在所有方向上的作用力相等，由高溫氣體膨脹和沿巷道流動產(chǎn)生，并推動沖擊波面的前進(jìn)。動壓是沖擊波作用使波面經(jīng)過的局部區(qū)域空氣高速流動產(chǎn)生的，具有方向性。靜壓主要會破壞聯(lián)絡(luò)巷道的密閉或風(fēng)門，動壓摧毀巷道的障礙物并在巷道轉(zhuǎn)彎造成強(qiáng)烈的破壞。爆炸產(chǎn)生的最大靜壓就是實驗室中使用封閉球體測定的定容爆炸壓力，10.1%的瓦斯空氣混合氣體測定得到的定容爆炸壓力大約為7－8atm。1952年在美國一個廢棄礦井進(jìn)行了兩次瓦斯?jié)舛?.5％、積聚區(qū)域300m的大型爆炸實驗，爆炸測得峰值壓力10atm，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉咏?000m/s。其它實驗礦井進(jìn)行的9.5％瓦斯36m3、58m3實驗，獲得了2.24atm、3.6atm的壓力，火焰?zhèn)鞑サ淖畲缶嚯x約為初始距離的5倍。在重慶分院實驗巷道進(jìn)行的爆炸實驗，瓦斯?jié)舛?.6％，體積50m3，測得的最大壓力約為0.65atm；濃度9.5%，體積100m3，測得的最大壓力1.8atm；200m3，9.5%的瓦斯測得的最大壓力為4.5atm。爆炸產(chǎn)生的動壓使用來計算，其中v為爆炸波的速度。4.瓦斯爆炸產(chǎn)生的有害氣體不同濃度的瓦斯空氣混合物爆炸產(chǎn)生的有害氣體濃度不同，下表2給出了三種濃度下瓦斯爆炸產(chǎn)生的氣體成分。由表可見，混合氣體中瓦斯?jié)舛瘸^當(dāng)量比濃度（約9.5%）時，生成氣體中一氧化碳的量大幅度增加。需要注意的是，瓦斯爆炸災(zāi)害調(diào)查時由于各種因素的影響，很難獲得災(zāi)后氣體的樣本，且煤塵的參與等也會顯著改變?yōu)暮髿怏w的成分。

瓦斯?jié)舛龋ケê蟮臍怏w組份％COCO2H2CH4O2N2Ar809.200.033.886.01.090.510.70.30.20.586.81.0128.05.98.50.40.575.80.9十、樹立正確的決策理念:

兩害相權(quán)取其輕-----(辯證分析)河南陜縣水災(zāi)河北金牛張家口宣東煤礦火災(zāi)爆炸救災(zāi)恢復(fù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)，了解爆炸有無火情，恢復(fù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性分析窒息環(huán)境與爆炸環(huán)境陜西銅川陳家山瓦斯爆炸第三章、礦井火災(zāi)防治與救災(zāi)為什么火災(zāi)救災(zāi)難度和危險性最大？為什么有的火災(zāi)誘發(fā)爆炸，有的卻不會？為什么下山火災(zāi)風(fēng)流流向反復(fù)變化？如何分析所取氣樣可靠性？如何注意直接滅火的安全保障？分析火災(zāi)隱患時如何排除環(huán)境影響？如何判斷火源位置？如何分析封閉火區(qū)燃燒狀態(tài)？為什么掌握計算機(jī)風(fēng)流模擬技術(shù)比定性分析方法還簡單？如何進(jìn)行有效的火災(zāi)現(xiàn)場勘察分析？一、礦井火災(zāi)領(lǐng)域的十大疑問礦井火災(zāi)隱患偵知供氧—風(fēng)流狀態(tài)—風(fēng)壓分布和漏風(fēng)火源—電氣、自燃、摩擦、撞擊、爆破等燃料—煤、木材、塑料（了解其燃燒特性）監(jiān)察火災(zāi)隱患—預(yù)警---靠風(fēng)流氣體成分的分析礦井火災(zāi)防治的技術(shù)支持火災(zāi)事故防治措施檢查各易著火區(qū)火災(zāi)怎么辦？火災(zāi)預(yù)防處理計劃正確性和可操作性—技術(shù)保障 反風(fēng)、短路、控風(fēng)、撤退路線及措施實施順序?；馂?zāi)及時報警保障（監(jiān)測、技術(shù)）直接滅火的器材、供水、人員組織控風(fēng)設(shè)施的完好—風(fēng)門、風(fēng)機(jī)礦井火災(zāi)救災(zāi)火災(zāi)風(fēng)流紊亂現(xiàn)象—風(fēng)流模擬及控制直接滅火的相關(guān)技術(shù)—滅火的有效性和安全性火區(qū)封閉與開啟技術(shù)火區(qū)燃燒狀態(tài)的邏輯推理火災(zāi)事故的調(diào)查----事故現(xiàn)場勘察分析火災(zāi)現(xiàn)場不同部位的燃燒狀態(tài)和痕跡推測火源點、可燃物和原因推測火災(zāi)形成基本過程（發(fā)生、蔓延、傳播、破壞、熄滅）二、火災(zāi)防治技術(shù)、

1.燃燒的基本概念*燃燒的特征(p9)放熱、發(fā)光和生成新物質(zhì)。電燈：鎢絲放熱、發(fā)光，但未生成新物質(zhì)。金屬生銹，動物呼吸：放熱、生成新物質(zhì)，但無發(fā)光現(xiàn)象。所以，以上兩種現(xiàn)象均非燃燒。*燃燒的條件(p9)燃燒三角形氧氣鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可燃物熱源燃燒四面體氧氣可燃物熱源*燃燒的形式(p10)擴(kuò)散燃燒（氣體可燃物燃燒）可燃?xì)怏w從管道孔口，或巷道流出，在與空氣的交界面燃燒。分解燃燒（固體和部分液體燃料燃燒）可燃物遇熱分解－其產(chǎn)物氧化反應(yīng)－火焰燃燒礦井火災(zāi)時期，著火帶中燃燒帶燃燒。表面燃燒（固體燃料燃燒的后期）固體燃料熱分解后，剩余的焦炭與空氣的接觸表面燃燒。固體燃料呈紅熱表面，但沒有火焰。礦井火災(zāi)時期，著火帶中的焦化帶燃燒。*預(yù)混燃燒（氣體可燃物燃燒）可燃?xì)怏w與空氣預(yù)先充分混合的燃燒。燃燒在混合氣體分布空間快速蔓延，在一定條件下會轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。礦井火災(zāi)引起的爆炸事故往往由預(yù)混燃燒引起。有時因分解燃燒生成大量富余可燃揮發(fā)性氣體，與空氣混合形成預(yù)混氣體，在一定條件下點燃而發(fā)生預(yù)混燃燒。在上述四燃燒形式中，預(yù)混燃燒范圍最大。

*燃燒源高溫*高溫有毒煙流（中毒、爆炸）*風(fēng)流紊亂、逆轉(zhuǎn)加劇上述危害火災(zāi)的特點特性危害*高溫?zé)熈鞯拈L期、大范圍影響—火災(zāi)*高溫高壓煙流的瞬間大范圍影響—爆炸*高壓氣-固流的瞬間局部范圍影響—突出*高壓液-固流瞬間局部范圍影響—水災(zāi)*地壓作用下固體的瞬間局部影響—頂板災(zāi)害2.*火災(zāi)的特點及治理難點(p2)沼氣的燃燒和爆炸特性沼氣的燃燒和爆炸限（著火）均為5～16％，燃燒－－爆炸（可燃?xì)怏w的集聚量）但含沼氣5％以下的空氣進(jìn)入正燃燒的火源仍可以燃燒，但不能被點燃。安全燈的原理

發(fā)展迅猛—比內(nèi)因火災(zāi)更迅速的預(yù)警、救災(zāi)持續(xù)時間長—較純爆炸、突出等更危險長期、大范圍風(fēng)流紊亂—控風(fēng)技術(shù)應(yīng)用有效、但難度大技術(shù)推廣的難點—外因火災(zāi)幾率小，控風(fēng)設(shè)施日常維修、購置費用大外因火災(zāi)治理難點和控風(fēng)有效性3.礦井外因火災(zāi)燃燒特性3.1*富燃料燃燒和富氧燃燒(p14)*高溫(1000℃)、大量高溫氣體流向下風(fēng)側(cè)*形成再生火源（跳蛙現(xiàn)象）*產(chǎn)生爆炸隱患*引起風(fēng)流紊亂(逆轉(zhuǎn)、形成爆炸預(yù)混氣體)3.2富燃料火災(zāi)的危險、燃燒條件及控制控制富燃料火災(zāi)條件危險液體燃料、量大、供氧不足（停、減風(fēng)，巷塌）、空氣預(yù)熱溫度高、斷面小*減少火勢：及時滅火、下風(fēng)側(cè)灑水*一般不能停風(fēng)、減風(fēng)，特別是忽然停、減風(fēng)*條件許可時注惰氣3.3為什么富燃料燃燒引起再生火源和爆炸?下列情況直接滅火時，能否減少風(fēng)速？4.礦井火災(zāi)預(yù)警0.01～0.12%0.02～2.6%17～20%0.1～0.5%3~5%15~18%少量H2少量H2COCOCO2CO2O2O2煤木材4.1礦井火災(zāi)燃燒生成產(chǎn)物富氧燃燒富燃料燃燒較少出現(xiàn)2～5%5～8%18~20%2%H2COCO2O2煤木材*火風(fēng)壓--節(jié)流作用和上浮作用（定義）*低、微風(fēng)的火源--煙流逆向蔓延*火源的順風(fēng)蔓延：井下風(fēng)速下，火源蔓延速度與風(fēng)速成正比4.2煤吸附氧氣的能力—啟封火區(qū)復(fù)燃*煤→常溫吸附氧*封閉火區(qū)→大氣和煤堆內(nèi)氧濃度→陰燃現(xiàn)象4.3礦井火災(zāi)燃燒蔓延特征1500100IDLH（立即威脅生命）40025STEL（短期）505TLV（8小時無危害）COppmHClppm4.4*輸送機(jī)膠帶燃燒特性及產(chǎn)物-特殊危險性(p57)傳感器選擇（p60）燃燒三階段煤升溫出現(xiàn)冒煙燃燒煤與膠帶混合燃燒階段煤明火燃燒初期階段必須及時報警*危險性大燃燒初期，HCl比CO更早出現(xiàn)HCl比CO的毒性大10倍以上膠帶火災(zāi)常發(fā)生在進(jìn)風(fēng)區(qū)4.5CO的毒性

1).特性：CO＋血紅蛋白－－－碳氧血紅蛋白結(jié)合易－－比與o2容易240倍分解慢－－在大氣中減少50%需4h在高壓氧倉減少50%需30~40Min

2).危害：引起肺部感染－－嘔吐物進(jìn)入支氣管、肺部注意：co中毒宜側(cè)放，引起嚴(yán)重腦缺氧－－腦水腫（2~4h）5.*火災(zāi)風(fēng)流紊亂現(xiàn)象(p30)

不可壓縮風(fēng)流與穩(wěn)定風(fēng)流（p29）風(fēng)流逆轉(zhuǎn)浮力＋節(jié)流>機(jī)械風(fēng)壓，巷道全斷面風(fēng)流反向風(fēng)流逆退浮力＋節(jié)流→巷道縱橫斷面溫度和壓力差。新風(fēng)順風(fēng)向從巷底流入，熱煙流沿巷頂流出。風(fēng)流滾退由節(jié)流、溫度和壓力差引起浮力作用方向朝上；節(jié)流作用與風(fēng)流流向相反，一般情況下，節(jié)流作用比浮力作用小得多。浮力作用節(jié)流作用機(jī)械風(fēng)壓上山浮力作用節(jié)流作用機(jī)械風(fēng)壓下山（1）風(fēng)向浮力作用節(jié)流作用機(jī)械風(fēng)壓下山（2）風(fēng)向*上、下山火災(zāi)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)情況不同(p33)上山火災(zāi)—風(fēng)向一般不變下山中小火災(zāi)—風(fēng)流逆轉(zhuǎn)后風(fēng)向變化頻繁火勢大的下山火災(zāi)—風(fēng)流逆轉(zhuǎn)后風(fēng)向較穩(wěn)定火源位置對下山風(fēng)流方向影響6.直接滅火的實用技術(shù)6.1CO對滅火人員身體狀況的影響*防止煙流滾退的最小風(fēng)速(p110)巷道高度（m)最小風(fēng)速（m/s)傾角（0°）傾角（5.7°）傾角（11.3°）1.21.01.221.521.81.231.471.832.41.431.702.133.01.601.902.396.2防止煙流滾退風(fēng)簾遮擋巷道下半部—提高風(fēng)速巷道左右側(cè)同時噴水反光鏡的應(yīng)用自關(guān)風(fēng)門6.3*火源下風(fēng)側(cè)灑水的控風(fēng)保護(hù)(p108)注意打開聯(lián)絡(luò)巷和設(shè)置風(fēng)幛的順序（例1）聯(lián)絡(luò)巷處于危險漏風(fēng)狀態(tài)（例2）下巷著火在上巷火源下風(fēng)側(cè)設(shè)置風(fēng)幛隔墻開缺口存在的負(fù)面影響頂板垮塌的影響（例3）傾斜上山著火（例4：傾角5.7）上山著火對風(fēng)流狀態(tài)的影響傾斜下山著火（例5：傾角5.7）直接滅火人員的撤退路線保護(hù)A－具有安全避災(zāi)路線；B－不具有安全避災(zāi)路線；C-滅火人員避災(zāi)路線被截斷；D－保護(hù)避災(zāi)路線的控風(fēng)措施。6.4氧氣濃度低對氣體濃度測定準(zhǔn)確性的影響：氧氣濃度太低，便攜式電子(光學(xué)）檢測儀表誤差大，氧氣濃度需大于17％。用水直接滅火

*水流方向(p102)水與風(fēng)流應(yīng)在同一方向流動。避免巷道垮塌破壞水管或高溫破壞橡膠墊圈，引起漏水。管路系統(tǒng)供水管道應(yīng)由進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入，消防栓接頭蓋應(yīng)用塑料。應(yīng)采用能清楚顯示開關(guān)狀況的閥門。供水量應(yīng)充足高倍泡沫滅火適宜于距采煤工作面或未封閉采空區(qū)較遠(yuǎn)的巷道著火。不適宜于傾角大于11.3°下山或大于5.7°上山火災(zāi)。不適用于熄滅煤體深部火災(zāi)和巷道死頭。進(jìn)入成泡機(jī)的風(fēng)流不含煙流或是只含少量煙流，因煙流妨礙泡沫形成。發(fā)泡作業(yè)一旦開始，不能間歇作業(yè)若必須暫停發(fā)泡作業(yè)，應(yīng)停止供水，并保持通風(fēng)機(jī)運(yùn)行，稀釋并帶走可燃?xì)怏w。如何判斷泡沫流動走向和滅火效果應(yīng)注意分析泡沫旁路而不能流入著火帶泡沫是否有足夠含水量故須監(jiān)測分析回風(fēng)巷及泡沫滅火機(jī)附近大氣狀況。泡沫栓前進(jìn)的兩個信號泡沫機(jī)隔墻兩端壓差逐漸增高?；仫L(fēng)巷可燃?xì)怏w濃度增加。泡沫栓旁側(cè)流失或過著火帶壓差停止增高?？扇?xì)怏w濃度停止增高。如何判斷泡沫栓旁側(cè)流失或過著火帶呢？若泡沫栓過著火帶呢泡沫栓暫停延長，壓差穩(wěn)定一段時間后，又繼續(xù)增加，若泡沫含水充足，回風(fēng)巷水蒸氣和濕度增加。否則，泡沫栓旁路，從旁側(cè)巷道流失。若回風(fēng)巷可燃物濃度增加一段時間又開始降低說明火勢得到抑制。

高倍泡沫滅火的缺點：泡沫栓難以充填整個巷道斷面，巷道頂部火災(zāi)不易撲滅。泡沫栓難以通過垮塌嚴(yán)重區(qū)域。泡沫栓阻塞進(jìn)風(fēng)，在打了隔墻情況下，可能形成富燃料燃燒?；蛲咚狗e聚，并被推向著火帶。在火源上風(fēng)側(cè)瓦斯?jié)舛却蠡蛴信詡?cè)巷道進(jìn)風(fēng)時，必須考慮瓦斯爆炸的危險。下山火災(zāi)注泡沫，因火風(fēng)壓上浮作用，可能阻止泡沫下流。7.火區(qū)狀態(tài)分析(火區(qū)封閉順序（p129））7.1火區(qū)內(nèi)瓦斯爆炸性變化趨勢分析(注惰氣等防治措施的效果）O2濃度（%）21161250t1t2t3t(h)CH4O20～t3O2濃度在爆炸限t1～t2CH4濃度在爆炸限0t1t2(t3)

t(h)0～t3O2濃度在爆炸限t1～t2CH4濃度在爆炸限O2濃度（%）2116125CH4O20

t1t3t2t(h)O2濃度（%）2116125CH4O20～t3O2濃度在爆炸限t1～t2CH4濃度在爆炸限0

t1t3t2t(h)O2濃度（%）2116125CH4O20～t3O2濃度在爆炸限t1～t2CH4濃度在爆炸限0

t1t3t2t(h)O2濃度（