很多人感到不解,在当下各种智能探测设备以及工程机械普及的情况下,为什么还会发生瓦斯爆炸、矿井坍塌的事故事故?

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大多数人首先会想到的是设备老旧、操作违规、安全意识不高等原因。

的确,这些都可能导致事故,但今天要说的是,地下煤矿开采瓦斯爆炸是一个很难避免的根本性问题,这是由地质规律造成的,哪怕操作再精细、设备再精密,爆炸概率也不可能为0,它不以人的意志为转移。从这方面看,煤矿工是非常值得尊重的一个工种。

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煤层本身就是天然的瓦斯储存体,煤炭形成的漫长地质年代里,大量可燃气体被封存其中,只要煤层被开挖扰动,气体就会源源不断释放。有一个反直觉的常识是,开采煤矿的方法和机械越先进,瓦斯爆炸的概率反而越高,这是为什么呢?

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人类对于利用煤的历史非常悠久,古人也是会开煤矿的,他们的开矿方式非常原始,只能开采地表浅层煤矿,用锄头挖、用簸箕挑,技术落后危险性却极小。因为地表煤层里的瓦斯非常少,还能向上飘。

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瓦斯的中文名称也叫煤层气,主要成分是甲烷气体,它的密度比空气要低,露天煤矿即便有少量瓦斯,工人一挖,也就散到高空中去了,完全不用担心会发生爆炸。这些气体也不像二氧化碳那样沉在底下,造成工人缺氧。

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现代化高产矿井都非常深,开采强度非常大、效率极高,现在国内的很多矿井使用的是长臂大采技术。你可以理解为在一个巨大的机械长臂前面加一个旋转的锯子,它在地底矿层做横向移动,可以把煤层像当成刀削面的面团,一片片的被削下来,然后通过传送带运走。一个工作面一年能开采1000万吨的煤,这样逐步的片煤层,会形成一个非常大的地下室,能达到几十米宽、几百米长。

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大家要注意的是,在采煤时工人是要呼吸的,矿井会有一个非常强的主通风机,它有两个作用,首先是源源不断的将新鲜空气灌入矿井底下,其次是稀释空气中的瓦斯含量。瓦斯的爆炸有一个浓度区间,低于这个区间的下限就不会发生爆炸,高于区间的上限只会发生燃烧。当然这不是通风机的主要作用,通风机只能稀释瓦斯,要想把瓦斯的浓度降得更低,必须要安排瓦斯抽放管路和抽放泵。

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如果这些也处理不了井下日益增长的瓦斯浓度,那通风机反而就成了催命符,它把氧气灌下去与瓦斯混合,有氧化剂、也有还原剂而且都是气体,这时要是有一个火花就极易发生爆燃。这个火花可能来源于短路,也可能是切煤层时刀口撞上了坚硬的岩石产生了火花。

其实在刀口部位是有水雾喷出的,主要用来降低矿井里的灰尘含量,顺带着可以防止摩擦产生火花,但100%的消除是不可能的。使瓦斯爆炸甚至都不需要这些大的火花,工人衣服上的一个静电就可以了,在开矿核心区域,工人是不准穿化纤服饰的,要穿抗静电服,但是静电是无处不在的,还是那句话,能100%抗住吗?

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在一些煤层特别厚的地方,超过8米会用到一种长臂放顶的开采机器,它通常只会底层开采3米厚的煤,上面的煤层因为没了支撑会垮下来。这种采煤方式,瓦斯的释放速度会更快,更加不可控。

现在看来,能够避免煤矿工人牺牲的方法只有一个,那就是让机器人下井,工人只负责地面上的工作,相信这一天不会太远。