山西煤矿瓦斯爆炸造成15死9伤，为何瓦斯总和煤

　　11月18日13时50分许，位于山西省平遥县的二亩沟煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，事故发生时井下有34人，截至11月19日2时，抢险救援工作结束，事故共造成15人遇难、9人受伤。此次受伤矿工的伤主要是外伤和烧伤，现已全部转入山西省最好的医院进行针对性治疗。
　　这次事故是怎么发生的？为何瓦斯总和煤矿相伴？防范瓦斯爆炸应注意什么？中国科协“科学辟谣平台”对此进行了解读。
　　调查结果公布，本次矿难系违规操作引起
　　根据最新调查结果，山西煤矿安全监察局事故调查处处长申旭平公布：平遥县峰岩集团二亩沟煤矿瓦斯爆炸事故是一起违法违规生产引起的生产安全责任事故。初步分析：“该矿违规布置炮采工作面开采区段煤柱，采用局部通风机通风，放炮导通采空区，导致采空区瓦斯大量溢出，遇火花发生瓦斯爆炸。”
　　也就是说，矿工们在采煤时，无意打通了煤柱中的“空洞”区域，导致该区域里弥漫的瓦斯大量涌出，加之没有得到及时有效的通风，使得瓦斯浓度达到爆炸临界值，遇到火花后发生爆炸。
　　并且，本次开采的是原本应该予以保留、对矿体起支撑作用的煤区（称为煤柱）。开采违禁区域，加上不规范操作，最终导致灾难。
　　瓦斯是可燃气体的统称，和煤矿“相生相伴”
　　瓦斯爆炸一直是煤矿事故中最危险，最严重的事故之一，一旦发生，往往都会造成生命的代价。虽然我国煤矿开采的安全得到了越来越多的重视，但各种管理上的疏忽和工作中的不到位，瓦斯爆炸事故依然偶有发生。要想安全生产，了解瓦斯及瓦斯爆炸是非常必要的。
　　很多人对瓦斯的理解都来源于煤矿瓦斯爆炸，但实际上，瓦斯遍布在我们生活中，它是气体燃料的统称，包括液化石油气，天然气和煤气。
　　瓦斯一词来源于英文单词gas的译音，其主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气。
　　瓦斯的形成是古代植物在堆积成煤的初期，由纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。也就是说，瓦斯和煤矿是共同产生的，要想采煤则不可避免要遇到瓦斯。
　　我们平常说的“煤矿瓦斯”，就是特指以甲烷为主的煤层气。
　　由于瓦斯的主要成分是甲烷，而甲烷是高度易燃气体，这就决定了瓦斯本身具有燃烧和爆炸的危险。
　　瓦斯爆炸只需3个条件，气体浓度是关键
　　从化学角度上来讲，瓦斯爆炸是一种热链式反应，当爆炸混合物吸收一定能量（一般为火源的热能）后，反应物分子（比如可燃气体分子）会裂解成两个或两个以上的高活性“分子碎片”（称为“游离基），这些“碎片”成为反应连续进行的活化中心。在合适的条件下，每一个“碎片”又可以进一步分解，如此循环，则高活性“分子碎片”越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就发展为爆炸式的氧化反应。
　　所以说，瓦斯爆炸实际上就是甲烷在与氧气燃烧所发生的一种激烈氧化反应。它的反应式为：
　　而这种剧烈反应的发生，需要三个基本条件：
　　（1）瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为516；
　　（2）混合气体中氧的浓度不低于12；
　　（3）足够能量的高温火源，一般为650750。
　　这三个条件必须同时满足，瓦斯爆炸才会发生。
　　理论上来讲，当瓦斯浓度达到9。5时，瓦斯可以同空气的氧气完全反应，从而放出最多的热量，故此时爆炸强度最大；
　　当瓦斯浓度低于5时，由于参加化学反应的瓦斯较少，不能形成热量积聚，因此不能爆炸，也不能燃烧；
　　当瓦斯的浓度高于16时，发生氧化还原反应，释放的热量被周围介质吸收，就是我们熟知的气体燃烧过程。
　　煤矿瓦斯燃爆条件很低，曾造成超重大死亡事故
　　在矿井中，瓦斯的积聚非常普遍，而且瓦斯的浓度与瓦斯的涌出息息相关，这使得即便是在低瓦斯矿井中也可能在局部地段达到爆炸界限的浓度。
　　对于氧气浓度，除了在某些封闭采煤空间外，一般巷道和工作场所均要求氧气浓度不低于20，故意氧气浓度的条件很容易满足。
　　对于火源来说，明火、煤炭自燃、摩擦火花、撞击火花、机械电火花甚至静电火花等都是很容易满足引发瓦斯燃烧和爆炸条件的。
　　综合来看，引发瓦斯爆炸的条件不高，甚至可以说很低。此外，开采条件差，装备不足，管理不落实，违规生产等因素也使得我国煤矿瓦斯爆炸较为频繁。本次煤矿瓦斯爆炸就是违规生产导致的，所以加强生产管理对于防止瓦斯爆炸是非常关键的。
　　建国以来，我国煤矿共发生单次死亡人数100人以上的事故16起，其中15起为瓦斯爆炸或与瓦斯密切相关。我国建国以来最大的瓦斯爆炸事故发生在1960年5月8日，当时山西大同老白洞煤矿发生瓦斯爆炸事故，死亡684人，为新中国建国以来最严重的矿难。
　　我国是煤矿瓦斯爆炸的频发国，加强和完善防止瓦斯爆炸方面的措施必不可少。
　　防范瓦斯爆炸，安全管理和技术革新同等重要
　　从源头来说，在防止瓦斯爆炸方面，最重要的就是防止瓦斯积聚和点火源的出现。
　　对于瓦斯积聚：
　　（1）工作面（即开采面）应实行独立通风，必须做到风流稳定，连续向井下所有用风点供风，保持足够的风量；
　　（2）要及时处理局部积存瓦斯，实时监控瓦斯浓度；
　　（3）不断更新瓦斯监控设备，完善瓦斯监控报警系统。
　　对于点火源：
　　（1）防止电火花引燃瓦斯，井下一切电器设备要保持良好的防爆性能。
　　（2）防止明火引燃瓦斯，禁止明火照明，禁止井下吸烟等；
　　（3）防止放炮引燃瓦斯，坚持“一炮三检”制度，杜绝违规放炮。
　　虽然近年来我国的矿井事故在各方努力下大为减少，但相比于发达国家仍然有很大差距，除了人为管理因素以外，其开采装备的先进性、自动化、机械化程度也占据很大一部分因素。故加强基础硬件设施的设计和制造，加强机械自动化、人工智能的发展是我国进一步减少矿难和伤亡人员的必经之路。
　　除此之外，我国煤矿瓦斯事故发生次数多与我国的能源结构有关。在整个国家供电体系中，燃煤发电仍然占据着最大的分量。这导致我国对煤炭资源的开采体量的需求也非常之大，开采作业矿井多，从而使得相应的矿难发生次数也随之增加。在今后，优化能源结构，开发新能源，减少煤炭开采也将会是国家未来发展的趋势。
　　瓦斯爆炸是非常严重的矿井事故，对于此次山西的矿难，我们要吸取教训，加强管理和技术革新，在今后不断减少直至消除瓦斯爆炸事故的发生。
　　作者林强
　　审稿荆博地质工程师辽宁省矿业权评估专家
　　责编高佩雯
　　附：专家点评
　　瓦斯处理，高投入和高收益同在
　　辽宁省矿业权评估专家荆博
　　在实际生产中，瓦斯的处理一直是一个艰难而充满诱惑的问题，一是瓦斯本身以一种平衡的状态储存在煤层之中，当煤体受到破坏或采动影响，贮存在煤体内的部分瓦斯就会释放出来，并随着缝隙或者各种通道聚集逸散，所以在煤矿生产设计中，通风工程和管理是一项关乎生死的大事，不仅仅是是巷道中得到足够的氧气，还包括确保瓦斯阈值和控制粉尘等，二是这些游离在煤层之中的瓦斯最主要的气体就是甲烷，除了是一种高效的燃料，也是比二氧化碳吸收红外线的能力高出二十多倍的温室气体，单纯的排放不仅极大的资源浪费，也会增加矿山周边温室气体排放的压力，所以对瓦斯的综合利用一直是一个研究的课题。
　　但对于综合整治瓦斯工作需要相当量的资金投入，但这些投入的回报同样巨大，除了相应的经济回报，巨大的社会效益也同样让人心动。比如作为全国瓦斯整治先进单位的淮南煤矿，在对瓦斯进行综合整治后，2014年百万吨死亡率下降到0。07以下，比2001年以前历史平均水平4。01下降40倍，而且采集的瓦斯进行发电，不仅实现了高浓度（大于30）瓦斯发电站，还研发世界上最早的低浓度瓦斯发电机组，目前瓦斯发电装机总规模已达35472KW。
　　近年来，我国煤矿事故有着比较明显下降的趋势，这是与我国经过一系列努力，关闭小煤矿，对煤矿行业进行积极有效的规模整合工作有关。此次发生的山西平遥峰岩煤焦集团二亩沟煤业有限公司的瓦斯爆炸事故，正是说明这个道理，作为一家年产120万吨的大型煤矿，两年前刚刚兼并整合才踩着大型煤矿门槛进入这个行列的，落后的不仅仅是技术，更重要的是没有一个先进的管理意识，安全观念淡薄，以利润为标准，才最终导致了此次违规开采煤柱的行为发生，酿成目前为止15人遇难、9人受伤的恶果。和大型矿山比起来，矿企管理者看不到安全二字，抵御风险的能力更差。
　　我国是世界第一能源生产大国。到2014年底，电力装机13。6亿千瓦。其中：火电装机9。16亿千瓦，占67。4。所以未来很长的一段时间，煤炭生产依然必要且重要，因此安全煤炭生产是国家能源安全的保证。在这种条件下，先进的经营和管理意识形态培养才是未来矿政管理和安全生产工作的重中之重，只有这样才能积极有效地进行技术升级，将先进工作方法和技术用到实处。管理监督工作，一刻也不能懈怠。