煤矿井下瓦斯需要多大的点燃火花才能发生爆炸

在煤层的开采过程中，如果在采掘作业空间中产生了火花，则可能发生瓦斯爆炸，到底多大的火花能够引起瓦斯爆炸呢？敲击岩石会有危险吗？拖拉电缆会产生火花吗？吸烟会引起瓦斯爆炸吗？

众所周知，在甲烷浓度达到爆炸极限，同时氧气浓度也在适合爆炸的范围内，较小的火花就能够引燃瓦斯致使瓦斯发生爆炸。引燃瓦斯的火花需要同时满足以下三个条件：①火花的能量大于瓦斯最小点燃能量（标准情况下为0.28mJ），高处岩石坠落的撞击火花产生的能量足以满足条件；②火花温度高于瓦斯最低点燃温度（一般为650℃），一根燃烧的火柴，火焰中心点的温度就超过650℃；③火花点燃持续时间大于瓦斯爆炸最小感应期，所谓最小感应期就是指从火花产生时到瓦斯发生爆炸为止的最短时间，最小爆炸感应器一般为10ms，也就是百分之一秒，通常所说的“眨眼之间”。

上述提到的火花条件是指在常规的环境条件下的要求，实际上火花的条件随着外界环境的变化会变得更为容易。瓦斯爆炸最低点燃温度会受到瓦斯浓度的影响，瓦斯浓度越高，最低点燃温度越低；瓦斯爆炸的最小点燃能量与可燃气体组分的种类、初始温度、初始压力有关；当有其他可燃性气体参与时，瓦斯爆炸的最小点燃能量会降低；最小点燃能量随气体环境的初始温度的升高而降低；如果参与爆炸的瓦斯气体压力较高，其最小点燃能量也随之降低；在瓦斯浓度为9.5%时最容易被点燃，在爆炸上限和爆炸下限时点燃能量最大。

引燃火花能够致使瓦斯发生爆炸的过程如下：当火花满足引爆瓦斯条件时，火花通过瞬时升高瓦斯空气混合气体温度，使瓦斯与空气的化学反应产生大量热而维持反应并扩展开来，从而点燃瓦斯；相反，火花温度低于瓦斯最低点燃温度或点燃时间小于爆炸感应期时，瓦斯与空气的化学反应产热不足以维持燃烧并向周围瓦斯空气扩散，瓦斯空气混合气体的温度几乎不变。

高能量的火花会降低瓦斯爆炸其他条件的要求。火花点燃能量升高，瓦斯空气混合气体的爆炸下限随之降低，爆炸上限随之升高，说明瓦斯爆炸变得更加容易。同时，较高的点火能量可以释放较高的温度，加速甲烷氧化过程，缩短甲烷爆炸起爆时间。点火能量越高，爆炸的威力越强，爆炸后果越严重，因为点火消耗的剩余能量被用作爆炸的初始能量，可以加速火焰传播并产生爆炸。

煤矿井下的火花来源较广，主要分为电气火花、摩擦火花、撞击火花、静电火花、爆破火花、明火等等。其中电气火花主要来自电气设备绝缘降低、两条电缆或电缆和设备之间的不合理连接、供电电缆短路、设备接地不完善产生的漏电、工人带电作业等等；摩擦火花主要来自于物体表面摩擦生热，当连续的摩擦产生的热量无法得到有效释放时，热量会持续升高达到爆炸的条件，如岩石间摩擦在一定的条件下产生的连续火花、钢丝绳与岩石之间的摩擦、刮板运输机中刮板与铁槽之间的摩擦等等；撞击火花的产生主要来自于物体撞击时的能量转化，物体的动能转化为热能，从而产生火花，如煤矿井下机械设备运行间的金属碰撞、采掘以及岩石垮落时发生金属与岩石的碰撞、岩石垮落时发生的岩石间的碰撞等等；静电火花主要来自于材料表面积累的电荷的瞬间释放，产生时间短但能量较高的电火花，如高分子积聚物制品因摩擦发生静电荷积聚而放电等；爆破火花一般是在放炮过程中产生的，主要来自于炮孔密封不严、缺少水炮泥、炮线接触不良、炸药安全性不高和风电闭锁、瓦斯电闭锁措施缺失等等。明火主要包括采空区煤自燃产生的火源，电缆或其他可燃性材料着火、人为产生的明火等等。

由此可见，煤矿井下的瓦斯是非常容易爆炸的，较小的火花就能够引起瓦斯爆炸。因此，必须尽可能地控制生产过程中火花的产生，加强对井下作业工人的安全意识培训和操作技能培训，同时也要配备隔爆水幕、隔爆岩粉棚等技术措施，防止瓦斯爆炸灾害区域的扩大，降低瓦斯爆炸灾害风险。

（责任编辑：韩瑜）