论文部分内容阅读
[摘 要]几乎所有的煤矿安全事故中都会出现瓦斯事故，瓦斯事故是煤矿灾害中比较严重的事故之一 。本文重点围绕矿井瓦斯地质的影响因素，以及其对煤层瓦斯含量的影响进行了探究，并根据瓦斯的安全管理和火源管理等方面针对瓦斯事故做出了相应的防治对策。
[关键词]煤矿安全；瓦斯事故；瓦斯地质影响因素；事故防治
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0328-01
最近几年，煤矿出现的瓦斯爆炸事故越来越频繁，比如：山西的焦煤集团屯兰煤矿和黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿出现的事故等。导致瓦斯爆炸的主要因素有两方面：第一，瓦斯在空气中的含量达到了爆炸的标准。第二，存在可以导致瓦斯爆炸的火源，而且火源存在的时间高出了瓦斯引火感应期的时间。因此，要对实际煤矿环境中的瓦斯集聚和限制火源两方面的问题进行重点防控。文章从矿井瓦斯含量的地质因素入手，对煤自身的特质、煤层赋存条件以及地质结构对煤层瓦斯含量造成的影响进行了探究，然后在依据管理方面的问题做出了针对瓦斯事故防治的方案。
1、矿井瓦斯地质影响因素
煤形成的过程中就会有瓦斯的产生，按照瓦斯形成的因素可以将其分成三类：生物化学作用形成、煤变质形成的瓦斯以及油气田的瓦斯渗入。瓦斯的含量具体是指岩体或者媒体存在自然条件下产生的瓦斯量，包含了吸附瓦斯及游离态瓦斯。导致矿井瓦斯含量受影响的原因有好几种，总结概括有两种：（1）影响瓦斯形成含量多少的因素；（2）瓦斯保存和放散所需要的条件。将矿井中的煤岩体包含的瓦斯含量与实际的瓦斯生成量相比较，两者之间有很大的差距，不同的煤田或同一种煤田不同的狂进以及同种矿井不同的开采区之间的瓦斯含量也有很大的差别。而造成这些差距存在的主要原因就是地质因素，具体从以下几方面展现出来：
（1）煤体自身性质。煤体对瓦斯的吸附能力主要取决于煤体的孔隙率和煤质，煤的变质程度不同，孔隙大小不同，其所含瓦斯的量就不同。成煤初期，煤的结构疏松，孔隙率大，储存游离瓦斯的空间大，瓦斯的吸附能力也很强。在煤化地质作用下，煤质逐渐致密，孔隙率减少，吸附瓦斯的能力大大降低。随着煤的继续变质，煤体内部产生许多细微孔隙，使得煤的表面积不断扩大，至无烟煤达到最大，所以无烟煤对瓦斯的吸附能力最强。但并不是煤体吸附瓦斯能力强就一定含瓦斯量大，最终瓦斯含量除了需要煤体有瓦斯的吸附外，还需要密闭的空间使其得以保存。
（2）煤层赋存条件。煤层中的瓦斯会受到来自地层的压力，从而使其在煤层中不断地运动，而运动的速度与煤层和围岩的渗透性有关。渗透性越大，瓦斯就越容易逸散，反之瓦斯则容易保存在煤层之中；如果煤层的围岩致密完整，煤层中的瓦斯就容易保存下来，反之，瓦斯容易逸散。瓦斯可溶解于水中，随着地下水的流动而随之流动逸散，所以地下水活动强烈的地区煤层含瓦斯量较少，而地下水活动不強烈的地区煤层瓦斯含量则相对较多。此外，水分子对瓦斯含量也有一定的影响，它可以占据煤体的裂隙和吸附表面，减弱煤对瓦斯的吸附能力。因此，煤层含水越大，瓦斯相应就越少。瓦斯还与煤层的埋藏深度和煤层倾角有关系，通常，瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增大，而煤层的倾角越小，瓦斯含量则越大。对于埋藏较浅的煤层，特别是有露头存在时，煤体中的瓦斯就容易通过露头逸散到大气中去，瓦斯含量相对较小。
（3）地质构造。地质构造是造成同一矿区内瓦斯含量存在差别的主要因素，在地质构造附近瓦斯涌出量往往增加或减少。一般说来，开放性断层有利于瓦斯排放，瓦斯含量减少；压性断层甚至可以封闭储存瓦斯，称之为封闭性断层，其瓦斯含量增大。地质构造是影响瓦斯存储最重要的条件之一，封闭型地质构造有利于封闭瓦斯，开放性地质构造有利于排放瓦斯。瓦斯喷出大多发生在地质构造破坏带、溶洞裂缝区、背斜和向斜轴部储瓦斯区以及其他储瓦斯构造与原始洞缝相通的区域，是发生瓦斯喷出的良好通道，对矿井的安全生产起着关键性的作用。
2、矿井瓦斯事故防治措施
建立瓦斯安全管理机制瓦斯是导致瓦斯爆炸事故发生的物质源，为了预防和控制瓦斯爆炸事故的发生，实现安全系统工程中的本质安全，做好瓦斯安全管理工作是控制瓦斯爆炸事故的重要前提。首先，消除瓦斯爆炸的物质危险源。最大限度地抽放瓦斯，抽出开采煤层、邻近煤层和采空区等瓦斯源中的瓦斯，减少井下瓦斯涌出量，是提前预防和控制瓦斯事故的根本措施，可实现瓦斯环境中采煤本质上的安全。其次，建立健全可靠的通风系统。强化通风的安全管理，保证整个矿井和井下各个工作面上都有足够的风量，有效、稳定和连续不断，保持足够的风速，足以用来稀释工作面的瓦斯和驱散涌出的瓦斯，这是防止瓦斯聚积含量超限，避免瓦斯爆炸事故发生最根本和最有效的措施。因此，要求矿井必须拥有完善的通风系统，按要求为井下提供足够的风量。最后，建立矿井瓦斯监测系统。配置安全技术装备供瓦斯检测人员对整个矿井井下的瓦斯含量进行监测，每次监测都要如实地反映出现场的瓦斯变化情况，并将监测结果及时填写在记录本和瓦斯日报表上，通知现场工作人员。
3、建立火源安全管理机制
（1）加强矿井用电安全管理。用于井下的电气设备必须进行防爆检测，合格后才能使用；井下电缆接头不准留有明接头，对电缆经常检查，防止漏电，设置漏电保护器；矿灯必须经检验合格后方可使用，如在井下发生损坏，严禁在井下打开电池盒或自行修理。
（2）加强矿井用火安全管理。严禁在井下吸烟和生火取暖。瓦斯泵房及附近20 m以内不许存在明火。在井下不准进行电焊和气焊等焊接作业，如确实需要则必须严格执行报批手续。
（3）加强井下放炮的安全管理。井下作业时要对火药和雷管进行严格管理，实行审批使用程序。
（4）加强摩擦撞击的安全管理。采煤机械截割部件上需加洒水喷雾降温设备，严禁在井下通风不良区域使用可产生火花的金属工具和机械设备。
4、矿工不安全行为控制
造成煤矿瓦斯爆炸事故的原因是多方面的，有客观原因，也有主观原因；有直接原因，也有间接原因。依据安全学原理，引发事故的原因不外乎人（人的不安全行为）、物（物的不安全状态）、环（不安全的环境）三大因素，而人为因素往往是引发事故最直接、最常见的原因。安全教育是为了防止矿工不安全行为，防止人为失误的重要途径。其重要性首先在于通过安全教育能提高企业领导和广大矿工搞好事故预防工作的责任感和自觉性。其次，安全技术知识的普及和安全技能的提高，能使广大矿工掌握事故发生发展的客观规律，提高安全操作水平。最后，矿工可通过安全教育掌握安全检测技术水平和提高安全控制技术，搞好事故预防，起到保护自身和他人安全的作用。
5、结语
除了本文所述地质影响因素外，煤层的厚度变化、岩浆侵入煤岩层等也对煤层瓦斯含量有一定的影响。所以，影响煤层瓦斯含量的地质因素是多方面交错的结果，在分析时需综合考虑。瓦斯事故的发生，对井下安全生产及人员安全造成了严重的威胁，是矿井生产的重大灾害之一。本文结合瓦斯事故的地质影响因素探讨，从瓦斯安全管理机制、火源安全管理机制和矿工不安全行为控制给出了瓦斯事故的防治措施，对矿山安全生产和可持续发展具有重要的现实意义。
[关键词]煤矿安全；瓦斯事故；瓦斯地质影响因素；事故防治
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0328-01
最近几年，煤矿出现的瓦斯爆炸事故越来越频繁，比如：山西的焦煤集团屯兰煤矿和黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿出现的事故等。导致瓦斯爆炸的主要因素有两方面：第一，瓦斯在空气中的含量达到了爆炸的标准。第二，存在可以导致瓦斯爆炸的火源，而且火源存在的时间高出了瓦斯引火感应期的时间。因此，要对实际煤矿环境中的瓦斯集聚和限制火源两方面的问题进行重点防控。文章从矿井瓦斯含量的地质因素入手，对煤自身的特质、煤层赋存条件以及地质结构对煤层瓦斯含量造成的影响进行了探究，然后在依据管理方面的问题做出了针对瓦斯事故防治的方案。
1、矿井瓦斯地质影响因素
煤形成的过程中就会有瓦斯的产生，按照瓦斯形成的因素可以将其分成三类：生物化学作用形成、煤变质形成的瓦斯以及油气田的瓦斯渗入。瓦斯的含量具体是指岩体或者媒体存在自然条件下产生的瓦斯量，包含了吸附瓦斯及游离态瓦斯。导致矿井瓦斯含量受影响的原因有好几种，总结概括有两种：（1）影响瓦斯形成含量多少的因素；（2）瓦斯保存和放散所需要的条件。将矿井中的煤岩体包含的瓦斯含量与实际的瓦斯生成量相比较，两者之间有很大的差距，不同的煤田或同一种煤田不同的狂进以及同种矿井不同的开采区之间的瓦斯含量也有很大的差别。而造成这些差距存在的主要原因就是地质因素，具体从以下几方面展现出来：
（1）煤体自身性质。煤体对瓦斯的吸附能力主要取决于煤体的孔隙率和煤质，煤的变质程度不同，孔隙大小不同，其所含瓦斯的量就不同。成煤初期，煤的结构疏松，孔隙率大，储存游离瓦斯的空间大，瓦斯的吸附能力也很强。在煤化地质作用下，煤质逐渐致密，孔隙率减少，吸附瓦斯的能力大大降低。随着煤的继续变质，煤体内部产生许多细微孔隙，使得煤的表面积不断扩大，至无烟煤达到最大，所以无烟煤对瓦斯的吸附能力最强。但并不是煤体吸附瓦斯能力强就一定含瓦斯量大，最终瓦斯含量除了需要煤体有瓦斯的吸附外，还需要密闭的空间使其得以保存。
（2）煤层赋存条件。煤层中的瓦斯会受到来自地层的压力，从而使其在煤层中不断地运动，而运动的速度与煤层和围岩的渗透性有关。渗透性越大，瓦斯就越容易逸散，反之瓦斯则容易保存在煤层之中；如果煤层的围岩致密完整，煤层中的瓦斯就容易保存下来，反之，瓦斯容易逸散。瓦斯可溶解于水中，随着地下水的流动而随之流动逸散，所以地下水活动强烈的地区煤层含瓦斯量较少，而地下水活动不強烈的地区煤层瓦斯含量则相对较多。此外，水分子对瓦斯含量也有一定的影响，它可以占据煤体的裂隙和吸附表面，减弱煤对瓦斯的吸附能力。因此，煤层含水越大，瓦斯相应就越少。瓦斯还与煤层的埋藏深度和煤层倾角有关系，通常，瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增大，而煤层的倾角越小，瓦斯含量则越大。对于埋藏较浅的煤层，特别是有露头存在时，煤体中的瓦斯就容易通过露头逸散到大气中去，瓦斯含量相对较小。
（3）地质构造。地质构造是造成同一矿区内瓦斯含量存在差别的主要因素，在地质构造附近瓦斯涌出量往往增加或减少。一般说来，开放性断层有利于瓦斯排放，瓦斯含量减少；压性断层甚至可以封闭储存瓦斯，称之为封闭性断层，其瓦斯含量增大。地质构造是影响瓦斯存储最重要的条件之一，封闭型地质构造有利于封闭瓦斯，开放性地质构造有利于排放瓦斯。瓦斯喷出大多发生在地质构造破坏带、溶洞裂缝区、背斜和向斜轴部储瓦斯区以及其他储瓦斯构造与原始洞缝相通的区域，是发生瓦斯喷出的良好通道，对矿井的安全生产起着关键性的作用。
2、矿井瓦斯事故防治措施
建立瓦斯安全管理机制瓦斯是导致瓦斯爆炸事故发生的物质源，为了预防和控制瓦斯爆炸事故的发生，实现安全系统工程中的本质安全，做好瓦斯安全管理工作是控制瓦斯爆炸事故的重要前提。首先，消除瓦斯爆炸的物质危险源。最大限度地抽放瓦斯，抽出开采煤层、邻近煤层和采空区等瓦斯源中的瓦斯，减少井下瓦斯涌出量，是提前预防和控制瓦斯事故的根本措施，可实现瓦斯环境中采煤本质上的安全。其次，建立健全可靠的通风系统。强化通风的安全管理，保证整个矿井和井下各个工作面上都有足够的风量，有效、稳定和连续不断，保持足够的风速，足以用来稀释工作面的瓦斯和驱散涌出的瓦斯，这是防止瓦斯聚积含量超限，避免瓦斯爆炸事故发生最根本和最有效的措施。因此，要求矿井必须拥有完善的通风系统，按要求为井下提供足够的风量。最后，建立矿井瓦斯监测系统。配置安全技术装备供瓦斯检测人员对整个矿井井下的瓦斯含量进行监测，每次监测都要如实地反映出现场的瓦斯变化情况，并将监测结果及时填写在记录本和瓦斯日报表上，通知现场工作人员。
3、建立火源安全管理机制
（1）加强矿井用电安全管理。用于井下的电气设备必须进行防爆检测，合格后才能使用；井下电缆接头不准留有明接头，对电缆经常检查，防止漏电，设置漏电保护器；矿灯必须经检验合格后方可使用，如在井下发生损坏，严禁在井下打开电池盒或自行修理。
（2）加强矿井用火安全管理。严禁在井下吸烟和生火取暖。瓦斯泵房及附近20 m以内不许存在明火。在井下不准进行电焊和气焊等焊接作业，如确实需要则必须严格执行报批手续。
（3）加强井下放炮的安全管理。井下作业时要对火药和雷管进行严格管理，实行审批使用程序。
（4）加强摩擦撞击的安全管理。采煤机械截割部件上需加洒水喷雾降温设备，严禁在井下通风不良区域使用可产生火花的金属工具和机械设备。
4、矿工不安全行为控制
造成煤矿瓦斯爆炸事故的原因是多方面的，有客观原因，也有主观原因；有直接原因，也有间接原因。依据安全学原理，引发事故的原因不外乎人（人的不安全行为）、物（物的不安全状态）、环（不安全的环境）三大因素，而人为因素往往是引发事故最直接、最常见的原因。安全教育是为了防止矿工不安全行为，防止人为失误的重要途径。其重要性首先在于通过安全教育能提高企业领导和广大矿工搞好事故预防工作的责任感和自觉性。其次，安全技术知识的普及和安全技能的提高，能使广大矿工掌握事故发生发展的客观规律，提高安全操作水平。最后，矿工可通过安全教育掌握安全检测技术水平和提高安全控制技术，搞好事故预防，起到保护自身和他人安全的作用。
5、结语
除了本文所述地质影响因素外，煤层的厚度变化、岩浆侵入煤岩层等也对煤层瓦斯含量有一定的影响。所以，影响煤层瓦斯含量的地质因素是多方面交错的结果，在分析时需综合考虑。瓦斯事故的发生，对井下安全生产及人员安全造成了严重的威胁，是矿井生产的重大灾害之一。本文结合瓦斯事故的地质影响因素探讨，从瓦斯安全管理机制、火源安全管理机制和矿工不安全行为控制给出了瓦斯事故的防治措施，对矿山安全生产和可持续发展具有重要的现实意义。