防止摩擦火花引发瓦斯煤尘事故的研究通用版.docx

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防止摩擦火花引发瓦斯煤尘事故的研究通用版

防止摩擦火花引发瓦斯煤尘事故的研究（通用版）

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（安全管理）

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防止摩擦火花引发瓦斯煤尘事故的研究（通用版）

备注说明：

安全管理是生产管理的重要组成部分，安全与生产在实施过程，两者存在着密切的联系，存在着进行共同管理的基础。

　　瓦斯煤尘爆炸事故具有突发性和严重破坏性，一旦发生就会造成重大的人员伤亡和财产损失。

我国46％的国有重点煤矿为高瓦斯矿和瓦斯突出矿井,有煤尘爆炸危险的矿井595处，占84.9％。

据统计，2000年全国煤矿生产事故死亡5798人，其中，瓦斯事故造成的死亡人数高达3311人，占死亡人数的57.1%。

死亡10人以上的事故75起，死亡1398人，其中瓦斯事故多达69起，死亡1323人，分别占92.0%和94.6%。

　　1引发瓦斯煤尘爆炸事故的因素分析

　　引燃瓦斯，酿成瓦斯爆炸事故必须具备3个基本条件：

一是瓦斯浓度达5%～16%；二是存在高温热源；三是空气-瓦斯混合气体中的氧气含量在12%以上。

煤矿中除盲巷、火区等不通风的地点氧浓度达不到12%外，其它地方的氧浓度都在12%以上，因此，防止瓦斯爆炸的重点在于采取各种措施防止爆炸条件中的前2个条件。

　　引起煤尘爆炸的3个基本条件是：

煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮在空气中，并达到一定浓度；有一个能点燃煤尘爆炸的热源。

影响煤尘爆炸的影响主要有煤的物理化学性质、煤尘的粒度、瓦斯与岩粉的混入等。

　　所以，要防止煤尘和瓦斯爆炸必须从引燃瓦斯爆炸和煤尘爆炸的3个基本条件着手，想尽一切办法控制煤尘和瓦斯形成爆炸所具有的条件。

　　据对361次一次死亡3人以上的瓦斯事故引爆火源的分析结果表明：

电气火花引燃的为150次，占总次数的41.55％；放炮火源引燃的108次，占29.92％；摩擦撞击引次，占8.59％；吸烟明火7次，占1.94％；其它火源65次，占18.0％。

　　从上述事故调查分析资料，引发瓦斯煤尘爆炸事故最直接原因中，居首位的因素是电火花，其次是放炮引起的，但由矿井机械或金属、岩石因摩擦撞击产生火花引起的瓦斯、煤尘爆炸事故也占相当比例。

目前，对矿井电气火花和放炮会引起瓦斯煤尘爆炸事故，全国煤矿的各级领导和工程技术人员比较了解，并引起相高度重视，采取了相应的防治措施；而对矿井机械或金属、岩石因摩擦撞击产生火花引起的瓦斯、煤尘爆炸事故，常常缺乏足够的认识。

为此，本文对摩擦火花引发瓦斯和煤尘爆炸事故的预防进行一些分析与探讨。

　　2摩擦火花产生的种类

　　2．1机械摩擦撞击火花

　　为增强机械设备、器具的性能，减轻其重量，煤矿井下普遍采用了轻铝合金材料—硅铝明合金。

通过对有关科研部门和具体的试验证明，采用射钉枪和以压缩空气为动力枪械进行高速发射，并冲击硅铝合金试样，可产生火花。

明确验证了硅铝明合金产生火花引燃瓦斯的情况，结果表明：

即使是在能量仅为26.5J那样小的情况下，也有点燃瓦斯的危险。

　　早在1989年初，原中国煤炭总公司在分析全国煤矿发生的瓦斯重大事故确认：

煤矿井下使用硅铝明合金摩擦撞击产生火花是引起瓦斯爆炸事故的点火源之一。

另外，在摩擦撞击火花中，不但旋转或撞击摩擦能产生火花，而且自由落体打击摩擦对铝合金也会产生火花。

试验证明：

具有1766J冲击能量的硅铝明合金，在自由落体下产生的火花，其对瓦斯的引燃率高达40%。

因此，在煤矿井下，尤其救护人员在排放瓦斯或在高瓦斯区工作时，一定要做到科学地选用和操作轻铝合金设备及用具，以确保安全救护工作的顺利进行。

　　2．2岩石摩擦撞击火花

　　煤矿井下有不少岩层为石英质砂岩，在煤层里有不少黄铁矿集合体。

试验证明，两者都具有摩擦着火的潜在因素，而且石英质砂岩的摩擦着火强度是随岩石中的石英含量的增加而增加。

且与它的粒径大小有关。

当石英粒径在大于70mm时，就能产生摩擦着火。

黄铁矿集合体摩擦着火的机理与石英不同，它是黄铁矿的矿粒散放在空气中被氧化燃烧而引燃瓦斯引起爆炸。

吉林省某矿，煤层中含有黄铁矿，顶板为石英质砂岩，由于通风混乱，造成瓦斯积聚，顶板来压发生冒顶，其冒落的岩石相互撞击产生火花引起瓦斯爆炸，死亡多人。

因此，在高瓦斯或瓦斯突出区工作，要时刻注意检查瓦斯的变化情况，还要随时注意检查工作现场顶板和岩石性质的变化情况，采取果断措施以防事故发生。

　　2．3机械和岩石摩擦撞击火花

　　机械和岩石摩擦撞击火花的种类很多。

如采掘工作面的采掘机械截齿截入岩石产生的火花；掘进迎头风镐、钢钎旋转与岩石摩擦撞击产生的火花；井下工人用镐、钎、铁锹掏挖孔槽和装卸岩石等撞击产生的火花以及岩石自由落下与金属器具碰撞产生的火花等。

这类火花极为容易，但能量一般较小，不足以引燃瓦斯。

但它是随其相互间摩擦撞击剧烈程度而变化的。

本文作者对摩擦机械能产生着火源的物理机理研究和有关研究人员在对金属与岩石摩擦撞击产生火花的机理过程研究结果均表明：

在金属与岩石撞击或相互剧烈摩擦出的部分灼热导致熔化的颗粒沿着旋转或飞散的轨迹飞溅，颗粒在离切削表面10～30cm处最先产生火花，这时其切削面的表面温度往往能达到或超过1400℃,致使瓦斯被点燃或引爆。

据报道，国外加拿大某矿采煤工作面采用滚筒式机组采煤，其滚筒截齿截入岩石发生摩擦撞击产生火花引起瓦斯爆炸，造成多人亡事故。

　　3防范摩擦撞击火花引燃瓦斯的措施

　　由前面的分析，可以明确知道：

摩擦撞击火花的种类和形式很多，产生也较频繁，而且对我们煤矿安全已构成严重的威胁。

从各类火花产生机理分析，摩擦撞击火花也较难控制，但若针对现场实际，采取相应的措施和对策，有效的控制，甚至杜绝该类火花引发事故，还是可能的。

为此可采用如下几种措施和方法。

　　3．1完善通风系统，加强通风，稀释瓦斯

　　这是煤矿井下减少或防止瓦斯事故最根本的措施和途径。

大家知道井下某一地点或区域发生瓦斯燃烧或爆炸事故，瓦斯浓度必须要达到爆炸界限，同时有足够能量的点火源。

从前面分析看出：

煤矿井下点火源繁多，且难以控制。

因此，要想有效地防止甚至杜绝瓦斯事故，最主要的就是从控制瓦斯含量入手，使之控制在《煤矿安全规程》规定范围之内。

为此，要求矿井必须建有完善地通风系统，强化通风管理，使井下每一工作地点都有足够的风量，确保矿井瓦斯能稀释到《规程》规定的数值以下。

尤其在一些特定的作业过程中，如在密闭采区启封、石门贯穿揭煤、事故抢救等情况下排放瓦斯时，必须在强化通风的同时，要严格控制送进瓦斯积存区的进风量，使其回风流的瓦斯含量始终保持在1%以下，则可有效地避免瓦斯事故的发生，确保安全生产。

　　3．2合理选用和操作机械设备及器具

　　合理选用和操作机械设备及器具，努力减少金属及铝合金摩擦撞击火花。

一是对目前井下普遍推广使用的金属及铝合金设备、仪器、仪表、灯具、支架及电钻、插销等，各工种工人都要熟悉其性能，熟练地应用和操作，严禁使用未经鉴定合格的机电产品和器具。

二是井下使用的轻铝合金电机风扇，为防止电机在正常工作状态时活动部件与静止部件相互产生摩擦撞击，要使风扇与风扇罩、盖板及紧固件之间的距离不小于风扇直径的1%，其最小间距也不能小于1mm。

三是井下工作人员，特别是救护人员在排放瓦斯或在瓦斯超限区工作，一定要小心谨慎地使用、操作金属及铝合金装备、器具，严禁搬运拆迁大件机电设备；对小件工具物品也要做到轻拿轻放，以免发生碰撞，产生火花。

　　3．3改进采掘工艺，减少产生摩擦火花的概率

　　改进采掘方式，努力减少长壁式采煤工作面摩擦着火的参数。

如：

对煤层实施煤体注水，坚持湿式凿岩，洒水灭尘；坚持使用采煤机滚筒内外喷雾洒水，努力使采掘工作面现场保持一定的湿度，防止产生高温火花，引起瓦斯事故。

　　4撞击摩擦火花引发的瓦斯煤尘爆炸事故案例

　　根据事故调查分析的结果，因撞击摩擦火花引起的重大瓦斯煤尘爆炸事故造成人员伤亡比例却越来越大。

　　4．1机械摩擦撞击火花事故案例

　　1985年2月10日西山矿务局杜儿坪矿在移动设备时，电机壳撞击产生火花引起瓦斯爆炸死亡48人。

　　1987年9月28日徐州矿务局庞庄矿掘进工作面纲丝绳与扒斗机摩擦造成瓦斯爆炸死亡26人。

　　1988年2月6日,鹤岗矿务局南山矿带式输松机巷，因局部通风不好造成瓦斯积聚，发生瓦斯爆炸，造成5人死亡9人受伤。

事故经现场调查后认为输送机电动机风扇与风扇罩摩擦撞击产生的火花是造成该事故的点火源。

　　1988年11月26日鸡西矿务局平岗矿用绞车拖电机时，机壳与轨道摩擦产生火花引爆瓦斯，造成45人死亡23人受伤。

　　4．2岩石摩擦撞击火花事故案例

　　1995年11月1日，陕西省崔家沟煤矿，在采区换输送带时，因顶板冒落发生碰撞而产生火花，引发瓦斯爆炸事故，造成12人死亡。

　　1999年2月14日，黑龙江省七台河新建煤矿，由于报废的机道巷与高瓦斯煤层相通，形成瓦斯积聚，在石英砂岩顶板冒落的过程中，岩石碰撞摩擦产生火花，引发瓦斯爆炸事故，造成48人死亡。

　　1999年11月5日，河北省邯郸市磁县翼南煤矿，由于采区空顶面积过大，造成瓦斯积聚，在顶板冒落时，因岩石碰撞产生火花，引起瓦斯爆炸事故，导致33人死亡。

　　4.3机械与金属或岩石摩擦撞击火花事故案例

　　1994年9月17日，黑龙江鹤岗矿务局南山煤矿四采区，235采煤工作面，因后部采空区顶板移动，挤压采空区使瓦斯涌入工作面，采煤工用手锤敲打铰接顶梁联接销子时产生火花，引燃瓦斯，导致瓦斯爆炸事故，造成56人死亡，10人受重伤。

　　1994年吉林省辽源矿务局泰信煤矿－200m水平，暗副井绞车道，因煤尘堆积，且粉尘细小干燥，超载提拉矿车致使矿车鸭嘴断脱跑车，造成机械与机械、机械与岩石撞击产生火花，引起煤尘爆炸，导致79人死亡，矿129人受伤。

　　1997年5月28日，辽宁省抚顺龙凤矿西部综采区7403西入风顺槽回风流中瓦斯经常处于临界状态，瓦斯超限时有发生。

而且在－540m带式输松机巷与西入风顺槽联络道平斜交岔处（三岔口），因应力集中、隐形断层、冲击地压等综合因素，造成冒顶、瓦斯异常涌出，使局部瓦斯浓度达到爆炸界限，在巷道支护棚子倒塌、金属梁互相撞击时，摩擦产生火花，引起瓦斯爆炸，造成69人死亡，18人重伤,直接经济损失345.62万元。

　　1997年11月8日，重庆市南川高寿桥煤矿，由于采空区未及时放顶，造成瓦斯积聚，在采空区顶板冒落时，因碰撞摩擦产生火花，引发瓦斯爆炸事故，造成40人死亡。

　　1998年10月15日，黑龙江省鹤岗市东兴煤矿，由于风筒不到位，遇断层瓦斯积聚，接刮板输送时，因撞击产生火花，引发瓦斯爆炸事故，造成6人死亡。

　　综上所述，摩擦和撞击火花引燃引爆的重大瓦斯事故的比例比较大，而在我国对摩擦撞击火花引燃引爆问题的治理和研究几乎是一项空白，并且被人所忽视。

随着机械化水平的提高和科学技术的发展，这一问题潜在的危险会越来越大，目前还没有被人们所认识。

　　比较典型情况是，人们的在分析瓦斯煤尘爆炸的事故原因时，只要在爆炸区域内存在电器设备，大家几乎很少考虑摩擦撞击火花的因素，只有在爆炸前切断一切电源，找不着其他火源的情况下，才不得不考虑摩擦撞击火花的原因。

而实际工作中，机械设备、电器设备、金属材料、工具的撞击摩擦产生火花可能性要比电火花大的多。

特别是机电设备、运转设备的外壳和防护罩为散热和搬运的需要，多为合金材料，其产生火花的几率和能量都比较高，特别是连续碰撞的二次火花强度更高，足以引燃引爆瓦斯煤尘。

煤炭行业曾明文规定严禁含镁量高及铝合金金属材料下井，但是因设备性能及工作的需要，这对矛盾目前还难以解决。

　　为此，摩擦撞击火花问题不仅应引起煤矿安全管理、施工作业人员的高度重视，而且要引起科研人员的重点关注，以加强这方面的研究和治理，最大程度地降低瓦斯煤尘燃烧爆炸的可能性，控制重大伤亡事故的发生，实现煤矿安全生产的根本好转。

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