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其总包反应方程式：

CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6J/mol或CH4+2（O2+79N2/21）=CO2+2H2O+7.52N2+882.6J/mol实际气相反应细节比上式复杂得多，反应物变为产物要经过一系列包括有中间产物的中间步骤。

由上式知，甲烷在混合气体中的浓度为1/（1+2（1+79/21）=9.5%时，反应最完全，爆炸最猛烈。

总包反应总包反应量的结果，而非真实反应历程。

这证明总的动力学是简单的。

实际反应细节要比总包反应复杂得多。

瓦斯爆炸及其预防,2.2链式反应理论2.2.1定义在链式反应体系中均存在被称为链载体的活性中间物质（如自由基具有未成对电子的一种物质，例如CH.3,H.），它们的化学活性很大，能与体系内稳定分子进行反应成为反应中心，一方面使稳定分子的化学形态转化为产物，另一方面旧链载体消亡而生成新的链载体，新链载体又迅速参与反应，如此延续下去而形成一系列的链式连锁反应，只要链载体不消失，反应就一直进行下去。

2.2.2特点1）链载体的存在及其作用是链式反应区别于其他反应的最显著特征；

2）链载体产生困难，为使稳定分子的链断裂一般需活化能200500kj.mol-1，而且反应开始时进行迟缓，存在感应期；

3）链载体活泼，加入引发剂或阻化剂会使之产生或消亡，会严重影响链式反应的速率；

加入惰性物会促进或延缓其产生或消亡。

CH4,瓦斯爆炸及其预防,2.2链式反应理论2.2.3较低温度下CH4的氧化反应历程CH4+O2CH3+HO2链引发CH3+O2CH2O+OH链传递OH+CH4H2O+CH3链传递OH+CH2OH2O+HCO链传递CH2O+O2HO2+HCO链分支HCO+O2CO+HO2链传递HO2+CH4H2O2+CH3链传递HO2+CH2OH2O2+HCO链传递OH器壁链终止CH2O器壁链终止,瓦斯爆炸及其预防,瓦斯爆炸的发生和传播过程3.1爆燃和爆炸的传播过程,一维瓦斯燃烧火焰波结构与传播,瓦斯爆炸及其预防,3.1爆燃和爆炸的传播过程瓦斯爆炸压力波、火焰厚度与温度与传播时间关系曲线,测点位置L/D=98,测点位置L/D=70,火焰锋面到达前突然有超压为0.1325MPa激波到达，速度474.7m/s，然后膨涨超压降为0.08MPa;

其后对应于温度为918.7oC火焰的压力峰超压为0.508MPa,火焰锋面落后于第一压力峰9.8235ms。

在测点L/D=70测得的火焰锋面落后于第一压力峰的时间为10.4ms,与测点L/D=98相比火焰速度加快，火焰锋面有追赶上压力波趋势。

压力波,火焰锋面,温度,瓦斯爆炸及其预防,3瓦斯爆炸的发生和传播过程3.1爆燃和爆炸的传播过程,直线巷道终端开放与封闭对爆炸火焰速度影响曲线,直线巷道终端开放与封闭对爆炸压力影响曲线,终端封闭,终端封闭,终端开放,终端开放,瓦斯爆炸及其预防,3瓦斯爆炸的发生和传播过程3.1爆燃和爆炸的传播过程,直线与分叉巷道瓦斯爆炸火焰速度曲线,等截面与突变截面巷道瓦斯爆炸火焰速度曲线,等截面直巷,无螺旋环突变截面直巷,有螺旋环突变截面直巷,直线巷道,分叉后的直巷,90o分叉后的支巷,瓦斯爆炸及其预防,瓦斯爆炸的发生和传播过程3.2爆轰的传播过程,爆轰波结构与传播,瓦斯爆炸及其预防,4瓦斯爆炸三个阶段的灾害结果瓦斯爆炸会产生三个致命的后果1）冲击波正向冲击波传播时，波峰压力0.012MPa；

正向冲击波叠加和返回时，可达10MPa。

可引起人体创伤，在多数情况下是创伤与烧伤综合，造成急救困难；

破坏设备与设施；

引起冒顶；

破坏通风系统，加重灾情和救灾的困难。

2）火焰锋面它是化学反应带和烧热气体总称，其速度从数m/s2500m/s;

它象活塞一样把瓦斯与空气收集起来并点燃烧光，其长度从数十cm数十m。

火焰锋面通过时，可将人穿的衣服扯下，造成大面积皮肤深度烧伤、呼吸器官食道和胃粘膜烫伤；

烧坏电缆电气设备，当电缆有电时可引起电气火灾；

引燃井巷可燃物造成二次灾害火灾。

瓦斯爆炸及其预防,4瓦斯爆炸三个阶段的灾害结果3）缺氧有毒的大气环境瓦斯爆炸后灾区的大气成分发生下列变化：

氧浓度下降；

产生大量有毒有害气体，在数量上的变化与爆炸前的可燃物浓度有关，如下表,据实验资料，1kg甲烷等碳氢化合物爆炸效应相当于4kg梯恩梯炸药或1m3CH4（标）相当于2.86kgTNT。

瓦斯爆炸及其预防,5爆炸火源的研究瓦斯引爆火源的主要参数有点燃能量的大小、温度的高低和作用时间的长短，它们同时达到引爆值时才能引爆。

5.1火源有10类：

化学性火源：

明火；

煤自燃火；

炮火；

雷管、导爆索火冲击性火源：

冲击、摩擦火；

绝热压缩高温；

电气性火源：

电火花；

电弧；

静电火花；

高温性火源：

高温表面；

热辐射。

5.2明火：

高温并能生成链载体诱发链式反应，火柴火达1200oC，香烟抽烟时650800oC，不抽时450500oC；

气焊、喷灯明火；

火灾明火等。

5.3炮火：

使用不合格炸药；

放糊炮；

炮孔封泥不足或不严；

用可燃物做封炮眼填料；

爆破火焰、赤热气体与微粒都可引燃瓦斯。

5.3冲击、摩擦火源：

金属器具冲击出火；

坚硬顶板岩石撞击出火；

绞车闸皮铆钉摩擦出火；

运输带摩擦出火；

截齿切割黄铁矿结核出火；

钻杆切断继续旋转破断面摩擦出火等。

总之，某些岩石与岩石、岩石与金属、金属与金属之间强力撞击与摩擦都有可能引燃瓦斯。

瓦斯爆炸及其预防,5爆炸火源的研究5.4电火花、电弧：

电气设备失爆（防隔爆性能丧失）；

带电作业；

照明电灯泡破碎；

电焊作业；

架线电机车运行；

电线与电缆短路；

蓄电池机车控制器失爆；

放炮器失爆或不防爆；

放炮母线短路或与其它带电体搭接；

矿灯不合格或违章使用以及杂散电流等都可产生引燃瓦斯的电火花或电弧。

另外曾发生多起雷电通过钢轨引入井下产生电弧引起瓦斯爆炸事故。

5.5静电火花：

高电阻物体、电绝缘态物体在互相紧密接触后分离或摩擦时，产生静电是常见的现象。

今年发生多起因利用表面电阻很高的塑料制品通风、喷射混凝土发生静电火花引起瓦斯燃烧与爆炸事故。

产生静电火花的塑料表面电阻高达41013、静电电压高达9000V.静电火花引爆，必须满足4个条件：

物体处于容易产生静电的状态；

静电发生后泄漏难，处于能够蓄积静电的绝缘状态；

放电时具有相当于电极的物体存在；

放电的静电能大于可燃气体的最小点燃能。

5.6热辐射：

大功率热源使用不当可能成为引火源。

不同时期瓦斯爆炸引火源统计得出,电火花占2256%炮火占4728%,其它火源占3116%。

瓦斯爆炸及其预防,6爆炸性气体安全技术参数6.1爆炸性气体安全技术参数表,瓦斯爆炸及其预防,氧浓度对爆限的影响,6.2氧气浓度对甲烷爆炸界限的影响曲线,瓦斯爆炸及其预防,6.3不同惰性气体下的甲烷爆炸界限,瓦斯爆炸及其预防,6.4不同氧浓度下甲烷浓度与爆炸压力的关系,瓦斯爆炸及其预防,6爆炸性气体安全技术参数6.5感应期烃类气体与空气混合物的氧化反应从接触火源起到快速燃烧时止的时间间隔称为感应期，感应期后烃类氧化反应速度激增。

感应期的长短取决于可燃气体种类、浓度、气压及引火温度等。

下表表明，引火温度升高和甲烷浓度下降，感应期将缩短。

在甲烷同系物和空气混合物中，甲烷的感应期最长，故在甲烷空气混合物中，如有乙烷、丙烷时，感应期将缩短。

矿用安全炸药是利用烷空气体存在感应期而实现安全的。

瓦斯爆炸及其预防,6.6多种可燃气体共存时爆炸界限的计算按勒.查特里埃（LeChatelier）法则计算100N=C1C2CnN1N2Nn式中N、N1、N2Nn-分别为混合与各可燃气体爆限，；

、分别为各可燃气体组分占可燃气体总和的百分比，；

瓦斯爆炸及其预防,7预防瓦斯爆炸的技术措施7.1预防瓦斯浓度超限技术措施7.1.1通风技术措施以稀释涌出的瓦斯（防止瓦斯积存与超限）保证不间断足量通风：

确保通风机供电；

以风定产；

7.1.2瓦斯抽采技术措施，以减少瓦斯涌出保证不间断足量抽采瓦斯先抽后掘,先抽后采，边抽边掘，边抽边采，采空区抽采;

7.1.3检查与监测瓦斯浓度技术措施以发现和及时处理与控制瓦斯超限,瓦斯爆炸及其预防,7预防瓦斯爆炸的技术措施7.2消除与控制火源措施严禁杜绝一切非生产火源;

严管和限制生产中可能产生的火源；

7.3防止瓦斯爆炸事故扩大措施防爆预案；

可靠的独立分区通风系统；

安设矿井防爆门；

隔爆措施（隔爆水棚、水袋、岩粉棚、岩粉隔离带、水幕带）；

消防管路与消防设施；

救灾组织与设施；

通讯设施；

医疗组织与设施。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第一条为贯彻落实国有煤矿“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理方针，控制特大瓦斯事故的发生，制定本规定。

第二条国有煤矿必须建立瓦斯治理责任制。

国有煤矿主要负责人是瓦斯治理的第一责任人，负责设立瓦斯治理专业机构和配备专业人员，落实资金，建立制度。

国有煤矿技术负责人对瓦斯治理负技术责任，负责组织制定治理瓦斯方案和安全技术措施，负责资金的安排使用。

国有煤矿分管安全工作的行政副职对瓦斯治理工作负安全监督检查责任。

其他行政副职负责分管领域内瓦斯治理方案、措施的落实。

当日值班领导人对当天的安全生产工作负全面责任，必须掌握当班下井人数，发现瓦斯事故隐患必须立即采取果断措施进行处理。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第三条国有煤矿必须严格依照矿井瓦斯等级进行管理。

矿井每年必须按规定进行瓦斯等级鉴定。

煤矿井下发生“瓦斯动力现象”后，必须在24小时内报告有关部门和煤矿安全监察机构，并及时申请具有国家规定资质的鉴定机构进行鉴定，不得隐瞒不报。

已经发生“瓦斯动力现象”、未明确矿井瓦斯等级的，自本规定发布之日2月内完成瓦斯等级鉴定工作，申请鉴定期间按照突出矿井管理。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第四条国有煤矿严禁瓦斯超限作业。

采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止电钻打眼；

瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。

爆破地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破；

爆破作业必须执行“一炮三检”和班长、瓦检员、放炮员“三人联锁”放炮制度。

发现瓦斯超限作业的，应当追查处理。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第五条国有煤矿高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井必须实行“先抽后采”。

突出矿井必须首先开采保护层，无开采保护层条件的，必须对突出煤层进行预抽，并确保预抽时间和效果；

突出矿井、高瓦斯矿井、绝对瓦斯涌出量达到煤矿安全规程规定条件的其他矿井和采掘工作面，必须进行瓦斯抽放，建立地面永久抽放瓦斯系统或者井下临时抽放瓦斯系统。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第六条国有煤矿必须建立运行可靠的监测监控系统。

高瓦斯和突出矿井，以及有高瓦斯区域的低瓦斯矿井，必须装备运行可靠的矿井安全监控系统，系统和传感器的安装、使用、维修，必须符合规定的要求；

监控系统中心站值班应设在矿调度室内，必须设专职人员24小时值班，发现井下瓦斯超限报警时必须立即处理。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第七条国有煤矿严禁超通风能力生产。

矿井必须每年核定矿井通风能力，并报省级以上煤炭管理部门审核，严禁超通风能力组织生产。

井下出现风速超限、瓦斯超限、不合理串联通风的等同为超通风能力生产。

超通风能力生产的矿井、采区、工作面，必须立即减少产量，确保安全生产。

高、突矿井应当严格限制采掘工作面的数量，严格控制入井人数，将井下作业人员降到最低限度，防止不合理集中生产和突击生产。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第八条国有煤矿必须建立瓦斯巡回检查制度。

国有煤矿必须制定瓦斯检查计划，对所有作业地点和容易积聚瓦斯地点，定人、定时进行瓦斯检查；

高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井、有高瓦斯区域的低瓦斯矿井的采掘工作面，必须有专职瓦斯检查员跟班检查瓦斯，并制定防止瓦斯检查员空班漏检的措施，同时明确授权瓦斯检查员发现瓦斯超限时，有权决定立即停止作业，撤出人员。

煤与瓦斯突出矿井必须采取突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施“四位一体”的综合方土措施，并加强瓦斯地质预测；

突出矿井开采新水平、新采区及石门揭穿突出煤层前必须编制防治突出的设计，并经技术负责人审批；

突出矿井严禁使用架线式电机车，已经使用的，必须限期整改，整改期间，必须采取安全措施。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第九条国有煤矿必须有完善的独立通风系统，生产水平和采区必须实行分区通风。

高瓦斯和突出矿井，每个采区必须设置至少1条专用回风巷；

主要进、回风巷之间需要使用的联络巷，必须安设2道联锁的正向风门和2道反向风门。

采区进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷、一段为回风巷。

局部通风机必须由指定人员管理，保证正常运转。

使用2台局部通风机向同一地点供风的，必须同时实现风电闭锁。

瓦斯爆炸及其预防,8国有煤矿瓦斯治理规定（10条）第十条国有煤矿放顶煤开采必须制定防火、防尘、防瓦斯、顶板控制等安全技术措施，并根据煤层地质特征编制放顶煤开采设计；

突出煤层的突出危险区、突出威胁区，严禁采用放顶煤采煤法；

大块煤（矸）卡住放煤口时，严禁爆破处理。

有瓦斯或者煤尘爆炸危险时，严禁挑顶煤爆破作业。

采用放顶煤开采容易自燃和自燃煤层的，必须编制防止采空区自然发火的设计，必须采取有效的综合预防自然发火的措施。

井下发现自然发火，必须将所有可能受火灾威胁区域中的人员撤离，采取措施进行处理。

隐患未彻底消除，严禁恢复生产。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第一条为监督国有煤矿落实“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理方针，控制特大瓦斯事故的发生，制定本规定。

第二条煤矿安全监察机构、煤矿安全监察员应当把国有煤矿瓦斯治理作为安全监察工作的重点，在各地煤矿安全监管部门日常性安全监督检查的基础上对下列矿井实施重点监察：

（一）煤与瓦斯突出矿井；

（二）高瓦斯矿井；

（三）有“瓦斯动力现象”的矿井；

（四）有高瓦斯区域的低瓦斯矿井。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第二条重点监察下列内容：

（一）瓦斯治理责任制；

（二）安全投入；

（三）瓦斯治理机构设置和人员配备；

（四）防治瓦斯的管理制度和安全技术措施；

（五）瓦斯抽采放系统；

（六）通风系统；

（七）矿井安全监控系统；

（八）“四位一体”综合防突措施。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第三条对重点矿井实施重点监察的过程中，发现有下列情况之一的，应当责令立即停止作业或者责令限期改正；

对拒不停止作业或者拒不改正或者逾期未改正的，责令停产整顿：

（一）瓦斯治理责任制不落实的；

（二）安全投入不到位的；

（三）没有设立瓦斯治理机构或者专业人员配备不足的；

（四）有关防治瓦斯的管理制度、安全技术措施不落实的；

（五）领导干部安全生产值班和跟班下井、矿井安全监控系统值班不到位的。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第三条发现有下列情况之一的，应当责令停产整顿；

对拒不执行停产整顿指令的，建议有关部门给予其主要负责人撤职处分：

（一）瓦斯超限生产的；

（二）应抽未抽或者先抽后采措施落实不到位的；

（三）未装备矿井安全监控系统或者监控系统功能不齐全、运行不正常的；

（四）通风系统不完善、通风设施质量不高、抗灾能力低的；

（五）高、突矿井没有专用回风巷的；

（六）高、突矿井采区没有实行分区通风，存在串联风、循环风、风流短路的；

（七）发生过“瓦斯动力现象”而未按照突出矿井管理的；

（八）突出矿井没有采取“四位一体”综合防突措施或者措施落实不到位的；

（九）省级煤矿安全监察机构确认存在其他严重安全问题的。

有本条前两款情形的，煤矿安全监察机构应当向被监察煤矿的上级主管部门和有关地方人民政府通报。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第四条煤矿安全监察机构和煤矿安全监察员应当严格按照国有煤矿的实际通风能力，对煤矿通风系统、计划产量和实际生产情况实施专项监察。

发现超通风能力生产的，应当下达限产指令，并及时通报其上级主管部门和有关地方人民政府；

对拒不执行限产指令的，建议对其主要负责人给予行政处分。

第五条省级煤矿安全监察机构应当根据辖区内重点监察矿井的分布情况和数量，制定定期监察计划，定期监察的次数不得低于下列规定：

（一）有高瓦斯区域的低瓦斯矿井，每年监察不少于1次；

（二）高瓦斯矿井每年监察不少于2次；

（三）煤与瓦斯突出矿井每年监察不少于4次。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第六条各级煤矿安全监察机构应当与同级煤矿安全监督管理部门建立定期协调机制，根据本地区实际情况定期听取国有煤矿安全生产情况的报告。

区域煤矿安全监察机构每月至少听取1次国有煤矿有关负责人（总工程师和分管安全的副总经理、副局长）关于瓦斯治理工作情况的报告；

省级煤矿安全监察机构每季度至少听取1次集团公司（矿务局）主要负责人关于安全生产工作情况的报告。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第七条煤矿安全监察机构应当建立煤矿安全公告制度，在政府网站和当地媒体上定期公布重点监察的矿井名单及存在的主要隐患，接受社会监督。

煤矿安全监察机构应当及时向有关人民政府及其煤矿安全监督管理部门通报煤矿安全监察的有关情况，提出改善煤矿安全管理的建议，向同级煤矿安全监督管理部门提出煤矿安全监管工作的监察意见。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第八条煤矿安全监察机构实行举报奖励制度，设立并公布举报电话、电子信箱，接受有关瓦斯超限生产、违法生产、违章指挥等情况的举报，并调查核实。

举报情况属实的，给予举报人物质奖励。

第九条煤矿安全监察机构依法严厉查处重大、特大煤矿事故。

在组织调查组调查处理重大、特大瓦斯事故时，对发生重大瓦斯事故负有直接管理责任的矿级负责人，应当建议给予撤职处分；

对发生特大瓦斯事故负有直接管理责任的集团公司的有关负责人，应当建议给予撤职处分；

对严重失职、渎职涉嫌犯罪的人员，应当建议追究刑事责任。

国有煤矿违反本规定和国有煤矿瓦斯治理规定的，由煤矿安全监察机构依照有关法律、行政法规的规定实施行政处罚。

瓦斯爆炸及其预防,9国有煤矿瓦斯治理安全监察规定（10条）第十条煤矿安全监察机构建立安全监察执法过错责任追究制度。

各级煤矿安全监察机构应当制定安全监察和行政执法计划，确定监察责任区，明确责任人。

对在煤矿安全监察执法中成绩显著、业绩突出的人员给予表彰、奖励、晋级；

对在履行职责中滥用职权、玩忽职守、违反廉政规定的违法违纪人员按照有关规定给予行政处分。

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