第四章 矿井事故及其防治
安全生产事故是指生产经营单位在生产经营活动中发生的造成人身伤亡或者直接经济损失的事故。事故会造成生产活动的暂时中断或永久终止，并会引起人员伤亡或（和）财产损失。事故具有因果性、条件性和规律性，还具有偶然性、必然性和可预防性。认识事故的本质和发生规律，对于预防事故发生很有必要。矿井常见的事故包括瓦斯事故、煤尘爆炸事故、水害事故、顶板事故、火灾事故、机电运输事故和其他事故等。
第一节 瓦斯事故及其防治
瓦斯事故是指由于瓦斯的存在并失控而导致的事故。包括瓦斯爆炸事故、煤与瓦斯突出事故、瓦斯燃烧事故、窒息事故等。瓦斯爆炸事故是可以造成多人伤亡事故的“第一杀手”。
一、矿井瓦斯
1．矿井瓦斯的性质
矿井瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。甲烷是无色、无味、无臭的气体；不易溶于水；相对空气密度为0．554，比空气轻；它有很强的扩散性、渗透性；甲烷本身无毒，但不能供人呼吸；甲烷不助燃，但具有燃烧和爆炸性。
瓦斯在煤层及围岩中的赋存状态有以下2种：
（1）游离状态。瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的空隙之中，其分子可自由运动，处于承压状态。
（2）吸附状态。吸附状态的瓦斯按照结合形式的不同，又分为吸着状态和吸收状态。吸着状态是指瓦斯被吸着在煤体或岩体微孔表面，在表面形成瓦斯薄膜；吸收状态是指瓦斯被溶解于煤体中，与煤的分子相结合。
2．矿井瓦斯的危害
矿井瓦斯的危害主要有以下3个方面：
（1）当空气中瓦斯的含量达到一定值时，遇火就会燃烧或爆炸。瓦斯气体和氧气的量相匹配时，反应就充分、剧烈，表现为瓦斯爆炸；反之就表现为瓦斯燃烧。
（2）当空气中瓦斯浓度很高时，空气中的氧含量相对降低，会使人窒息。
（3）煤层及围岩中的瓦斯气体达到一定的压力，在冲击地压和采掘活动等诱因作用下，可以导致煤与瓦斯突出。
3．矿井瓦斯等级的划分
矿井瓦斯等级根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，划分为瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。
二、矿井瓦斯爆炸及其防治
矿井瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。其危害非常巨大：瓦斯爆炸时能产生1850℃以上的高温气体和强大冲击波，从而造成人员伤亡和设备、设施的损坏；如果爆炸源附近的沉积煤尘被扬起，还将导致煤尘爆炸；瓦斯爆炸将产生大量的有毒有害气体，会造成大量人员中毒而伤亡。
（一）瓦斯爆炸的条件
瓦斯爆炸必须同时具备3个条件，即：一定浓度的瓦斯5%～16%；一定温度的引燃火源，瓦斯在空气中的引爆温度为650～750℃；足够的氧气含量，氧含量达到12％。三者缺一不可。
（二）瓦斯爆炸事故的预防
瓦斯爆炸事故是可以预防的。预防瓦斯爆炸是指消除瓦斯爆炸的条件并限制爆炸火焰向其他区域传播，预防瓦斯爆炸事故主要考虑以下3个方面。
1．防止瓦斯积聚
（1）加强通风。加强通风是防止瓦斯积聚的根本措施。瓦斯矿井的通风必须做到有效、稳定和连续不断，才能将井下涌出的瓦斯及时稀释并排除。
（2）先抽后采。先抽后采是预防瓦斯事故的治本措施。对于采用一般通风方法不能解决瓦斯超限的矿井或工作面，可以采用抽放瓦斯的方法，将瓦斯抽排至地面。
（3）及时处理积聚的瓦斯。瓦斯积聚是指局部空间的瓦斯浓度达到2％，其体积超过0．5m3的现象。当发生瓦斯积聚时，必须及时处理，防止局部区域达到瓦斯爆炸浓度的下限。
（4）加强检查和监测瓦斯。井下采掘工作面和其他地点要按要求检查瓦斯浓度。对于不同地点的瓦斯浓度《煤矿安全规程》有明确规定；同时，矿井必须装备安全监测监控系统。
2．防止出现引爆火源
引爆瓦斯的火源主要有明火、爆破火焰、电火花及摩擦火花4种。
《煤矿安全规程》规定，严禁携带烟草和点火物品下井；井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉；井下严格烧焊管理；严格井下火区管理；防止出现爆破火焰；井下不得带电检修、搬迁电气设备；井下防爆电气设备的运行、维护和修理工作，必须符合防爆性能的各项技术要求。
3．防止瓦斯爆炸灾害扩大
井下局部区域一旦发生瓦斯爆炸，应尽可能缩小其波及范围，避免继发性的瓦斯煤尘爆炸。防止瓦斯爆炸灾害扩大措施有以下4种：
（1）实行分区通风。每一生产水平和每一采区，都必须布置单独的回风巷，防止事故发生区域对其他区域的影响。
（2）安设隔爆设施。有煤尘、瓦斯爆炸危险的矿井，都必须按要求安设隔爆水槽或岩粉棚，主要是利用它们的降温作用，破坏相邻区域发生继发性煤尘爆炸的条件，防止事故扩大化。
（3）建立矿井紧急避险系统、压风自救系统，以保证发生事故时相关人员的避难，减小伤亡损失。
（4）组织编制灾害预防和处理计划以及事故应急预案，并组织演练，提高逃生能力。
三、煤（岩）与瓦斯突出事故及其防治
煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出是指在地应力和瓦斯（二氧化碳）气体压力的共同作用下，破碎的煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）瞬间由煤体（岩体）内突然喷出到采掘空间的现象。煤与瓦斯突出是一种破坏性极强的动力现象，常发展成较大型事故。由于强大的能量释放，能摧毁井巷设施，破坏通风系统，造成人员窒息，甚至引发火灾和瓦斯、煤尘爆炸等二次事故，严重时会导致整个矿井正常生产系统的瘫痪。
1．煤与瓦斯突出的预兆
（1）有声预兆。煤层在变形过程中发出劈裂声、爆竹声、闷雷声，间隔时间不一，在突出瞬间常伴有巨雷般的响声；支架受力发出“嘎嘎”声音甚至折裂声音。
（2）无声预兆。其主要表现是：①煤层结构变化，层理紊乱，煤层由硬变软，由薄变厚，倾角由小变大，煤由湿变干，暗淡无光泽，煤层顶底板出现断裂，煤岩严重破坏等。②瓦斯涌出异常（忽大忽小）、煤尘增大、气温异常、气味异常，打钻喷瓦斯、喷煤粉并伴有哨声、蜂鸣声等。③地压显现、岩煤开裂掉渣、底鼓、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形等。
2．煤与瓦斯突出的预防措施
突出矿井应当根据实际状况和条件，制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。
区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯2类。开采保护层分为开采上保护层和下保护层2种方式。预抽煤层瓦斯可采用的方式有地面预抽煤层瓦斯、井下穿层钻孔预抽煤层瓦斯和顺层钻孔预抽煤层瓦斯等。
局部综合防突措施包括预震动爆破、水力冲孔、金属骨架、煤体固化、注水湿润煤体或其他经试验证实有效的防突措施。
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