我國煤礦井下開采條件普遍較差，據2000年統計，全國國有重點煤礦共有580個礦井進行了瓦斯等級鑒定，其中高瓦斯礦井160個，低瓦斯礦井298個，煤與瓦斯突出礦井122個；有自然發火礦井372個，占64%；有煤塵爆炸危險礦井427個，占73.6%[1]。
瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、火災等事故多發，而瓦斯爆炸事故是其中最常見的，也是易造成損失最大的。從有關部門事故統計來看，煤礦發生一次死亡10人以上的特大事故中，瓦斯爆炸約占總數的70%[2]，被稱為煤礦災害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，采取相應的防治對策，顯得特別重要。
1 事故致因分析
瓦斯爆炸的3個必要條件：一是要有在爆炸限內的瓦斯(φ(CH4)=5%～16%)；二是要有引爆瓦斯的火源；三是要有足夠的氧氣供應(φ(O2)在12%以上)。這3個條件一旦在空間和時間上交匯，即可引發瓦斯爆炸。煤礦中除盲巷、火區等不通風的地點氧氣濃度達不到12%以上外，其他地點氧氣濃度都在12%以上，因此，在煤礦生產中防止瓦斯爆炸的重點在于控制前2個條件。由于瓦斯一直伴隨著煤礦的生產，控制引爆火源就成為防止瓦斯爆炸的重中之重。
2 火花誘因分析
煤礦井下能引爆瓦斯的火源主要有：電氣火花、爆破火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。據對361次一次死亡3人以上的瓦斯事故引爆火源的分析結果表明：電氣火花引爆的為150次，占總次數的41.55%；爆破火花引爆的為108次，占總次數的29.92%；摩擦火花引爆的為31次，占總次數的8.59%；吸煙明火引爆的為7次，占總次數的1.94%；靜電火花、煤炭自燃等其他火源引爆的為65次，占總次數的18.0%[3]。
2.1 電氣火花誘因[4-5]
1)電氣設備不具備防爆性能。因煤礦井下運行環境惡劣，造成電氣設備絕緣降低、破壞、短路、漏電等，產生電氣火花，引起煤礦井下瓦斯爆炸。
2005年2月15日，云南曲靖富源縣竹園鎮上則勒村煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，死亡27人。該礦采用非防爆鼓風機且用編織袋作為風筒向作業地點供風，明刀閘、明接頭、明插座及使用煤礦井下禁止使用的照明線向鼓風機和井下非防爆潛水泵供電，井下電工操作潛水泵過程中產生電火花引爆瓦斯。
2)電氣設備使用中維護不到位，維修時損壞防爆性能，嚴重老化，超期服役等，降低了電氣設備的安全可靠性、運行可靠性，造成電氣設備防爆性能的缺失。
據中國工程院和煤炭信息總院聯合撰寫的《我國煤礦安全生產形勢、差距和對策》的課題報告分析，目前中國礦井的原有安全設施嚴重老化，不少設備超期服役。煤礦不能進行足額安全投入，不但新設備無法補充，原有設備的維護、維修也被省略，或維護、維修后設備防爆性能未進行有效驗證。加之我國目前尚無在用電氣設備的維護、檢修、報廢標準，缺乏相應的基礎研究，對在用電氣設備的安全可靠性、運行可靠性的判定缺乏技術依據，埋下了不安全隱患。
3)礦井電氣作業不遵守安全操作規程，如煤礦在未做好相關安全措施情況下，擅自停、送電，或明電下井、電工帶電安裝電氣設備，或井下作業工人擅自打開礦燈燈罩、不安全使用照明燈具等人員行為過失和管理缺陷，均會導致產生電氣火花，引發瓦斯爆炸事故。
2000年9月27日，貴州省水城礦務局木沖溝煤礦發生特別重大瓦斯煤塵爆炸事故，死亡162人，事故的原因是巷道內瓦斯濃度過高，現場人員違章拆卸礦燈引起火花，造成瓦斯爆炸。2002年6月20日，黑龍江省雞西礦務局城子河煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，死亡115人，對局部通風機停電停風管理不嚴是釀成這起事故的直接原因。2003年5月13日，安徽省淮北礦業集團公司蘆嶺煤礦發生瓦斯爆炸事故，死亡86人，其主要原因是工人維修電器開關時帶電作業產生火花引起瓦斯爆炸。
4)電氣設備選型、配置不合理，超負荷使用，防爆類型的級別、組別選擇不符合相應場所及使用條件的要求，產生電氣火花或電氣爆炸誘發煤礦瓦斯爆炸事故。
2004年3月1日，山西省某煤礦爆炸，死亡28人。事故當日，該煤礦市電大電網限電停電，使用1臺90 kW的發電機發電，由于該發電機容量小，只能帶動主通風機，其他生產用電供應不上，通風不暢，造成局部瓦斯積聚，引發瓦斯爆炸。2005年，國家煤礦安全監察局與科技部共同組織對45戶重點監控對象中瓦斯災害嚴重和存在重大隱患礦井開展了安全技術“會診”，其中就發現存在未按相應場所及使用條件的要求，對礦用一般型、礦用特殊型、礦用增安型、鑄鐵防爆外殼等防爆電器進行正確的選型使用；局部通風機技術參數與實際使用工況不匹配，工作面風量不能有效排放瓦斯等問題。
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2.2 摩擦撞擊火花誘因
1)機械摩擦撞擊火花。煤礦井下使用的旋轉機械設備，如通風機、瓦斯抽放泵等，其金屬材料間在摩擦撞擊運行工況下，會產生旋轉或撞擊摩擦火花。其他設備，如支架、金屬外殼的儀器儀表和燈具及電鉆、插銷等，在自由落體打擊摩擦運行工況下，也會產生摩擦撞擊火花，尤其在使用有輕合金材料時。
1987年9月28日，徐州礦務局龐莊礦掘進工作面鋼絲繩與扒斗機摩擦造成瓦斯爆炸，死亡26人。1988年2月6日，鶴崗礦務局南山礦帶式輸送機巷，輸送機電動機風扇與風扇罩摩擦撞擊產生火花，發生瓦斯爆炸，造成5人死亡。1988年11月26日，雞西礦務局平崗礦用絞車拖電動機時，機殼與軌道摩擦產生火花引爆瓦斯，死亡45人。
2)巖石摩擦撞擊火花[6]。煤礦井下有不少巖層為石英質砂巖，在煤層里有不少黃鐵礦集合體。試驗證明，在巖層垮落等工況下，兩者都具有摩擦著火的潛在危險，而且石英質砂巖的摩擦著火強度是隨巖石中的石英含量及粒徑的增大而增加。黃鐵礦集合體摩擦著火的是黃鐵礦的礦粒散放在空氣中被氧化燃燒而引起瓦斯爆炸。
1999年2月14日，黑龍江省七臺河新建煤礦，由于報廢的機巷與高瓦斯煤層相通，形成瓦斯積聚，在石英砂巖頂板垮落的過程中，巖石碰撞摩擦產生火花，引發瓦斯爆炸事故，造成48人死亡。1999年11月5日，河北省郎郭市磁縣翼南煤礦，由于采區空頂面積過大，造成瓦斯積聚，在頂板垮落時，因巖石碰撞產生火花，引起瓦斯爆炸事故，導致3人死亡。
3)機械和巖石摩擦撞擊火花[3,7]。煤礦井下機械和巖石產生摩擦撞擊火花的工況很多，如采掘工作面的采掘機械截齒截割巖石產生的火花；掘進風鎬、鋼釬旋轉與巖石摩擦撞擊產生的火花；井下工人用鎬、釬、鐵锨掏挖孔槽和裝卸巖石等撞擊產生的火花；巖石自由落下與金屬器具碰撞產生的火花等。研究表明：在金屬與巖石撞擊或相互劇烈摩擦出的部分灼熱導致熔化的顆粒沿著旋轉或飛散的軌跡飛濺，顆粒在離切削表面10～30 cm處最先產生火花，這時其切削面的表面溫度往往能達到或超過1400℃，致使瓦斯被點燃或引爆。
1994年9月17日，黑龍江鶴崗礦務局南山煤礦，采煤工用手錘敲打鉸接頂梁聯接銷時產生火花，引起瓦斯爆炸，死亡56人。1994年吉林省遼源礦務局泰信煤礦，礦車鴨嘴斷脫跑車，造成機械與機械、機械與巖石撞擊產生火花，引起瓦斯煤塵爆炸，死亡79人。
2.3 靜電火花誘因
煤礦井下使用了大量高分子聚合物制品，如風筒、輸送帶、管材、電纜、塑料網、儀器設備外殼或零部件等。這些高分子聚合物制品在煤礦井下使用過程中受到機械摩擦、高速風流及風流中所含的粉塵與其表面發生摩擦而產生靜電[8]。由于高分子聚合物材料都是絕緣材料，因摩擦產生的靜電荷積聚在表面不易消失，當靜電荷積聚達到一定程度時會對接地體產生放電現象，當放電能量達到0.28 mJ時，就會引起瓦斯爆炸[9]。據文獻資料報道，日本北海道地區的煤礦曾經發生的8次爆炸事故中，推測由靜電放電引起的有4次，在事故調查時找不出除靜電以外的點火原因[10]。我國鶴崗礦務局新一礦、四川省綦江縣一鄉鎮煤礦、北票礦務局、豐城礦務局、雞西礦務局、淮南礦務局等，也曾發生過多起因使用非阻燃抗靜電風筒，引起瓦斯爆炸的事故。目前，煤礦井下采用具有阻燃抗靜電的高分子聚合物制品，但在使用過程中，高分子聚合物制品會隨著時間推移而發生老化、抗靜電劑發生遷移，導致安全性能降低，甚至失效。而我國目前尚無在用高分子聚合物制品的維護、檢修、報廢標準，缺乏相應的基礎研究。
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2.4 爆破火花誘因
爆破火花誘因除炸藥安全性不夠外，人員行為過失和管理缺陷也是引起爆破火花的主要原因，如違章放炮、炮泥充填不滿、放炮時未按規定檢測瓦斯濃度，爆破區域未采用風電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施，導致引爆瓦斯。2005年3月19日，山西省朔州市平魯區白塘鄉細水煤礦發生特別重大瓦斯爆炸事故，并波及相鄰的康家窯煤礦，共死亡72人，事故原因是該礦從黑市購買炸藥，違法組織生產，明火放炮引起瓦斯爆炸。
2.5 煤炭自燃誘因
開采的煤層具有自燃傾向性，煤自燃而形成的高溫點成為引爆瓦斯的火源。2004年11月28日，陜西省銅川礦務局陳家山煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，死亡116人，采空區煤炭自燃是瓦斯爆炸的引爆源[11]。
3 應對措施
從以上分析可以看出，煤礦瓦斯爆炸的火花誘因與許多因素有關，但總體而言，主要與自然因素、安全技術手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關，也可能是以上因素相互作用所導致的。為從源頭上有效預防煤礦瓦斯爆炸，針對火花誘因的種類采取相應的應對措施，效果會更加明顯。
3.1 防范電氣火花誘因的應對措施
1)嚴格執行國家有關礦用產品安全準入制度，選型、配置符合煤礦相應場所及使用條件要求的電氣防爆產品，杜絕假冒偽劣、存在不安全隱患的產品在煤礦井下使用。
2)目前，對煤礦在用電氣防爆產品使用過程中，可能造成電氣設備防爆性能的缺失，我國尚未制訂相應的維護、檢修、報廢的安全標準、規程和規范，因此，有必要加強基礎研究，形成該方面的安全標準、規程和規范體系，提升煤礦在用電氣防爆產品的安全可靠性和運行可靠性。
3)加強電氣防爆產品的安全管理知識培訓和崗位技術培訓，細化安全管理規章制度，杜絕人員行為過失和管理缺陷。
3.2 防范摩擦撞擊火花誘因的應對措施
1)嚴格執行國家有關礦用產品安全準入制度，選擇符合GB/T 13813—2001《煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗方法和判定規則》和GB 3836.1—2000《爆炸性氣體環境用電氣設備 第1部分：通用要求》的摩擦撞擊火花安全性產品。
2)應進一步高度重視對機械與巖石、巖石與巖石摩擦撞擊火花的發生機制和預防措施的基礎研究，制訂出有關安全性試驗方法、判定規則和防治技術規范，最大程度地降低其引爆瓦斯的概率。
3.3 防范靜電火花誘因的應對措施
1)嚴格執行國家有關礦用產品安全準入制度，選擇具有阻燃抗靜電性能的煤礦井下用高分子聚合物制品。
2)加大基礎研究力度，制訂煤礦井下在用高分子聚合物制品安全性能技術規范，確保其可靠性。
3.4 防范爆破火花、煤炭自燃誘因的應對措施
1)加強炸藥的采購管理制度，強化在用炸藥安全性檢查，細化放炮工藝流程，放炮時檢測瓦斯濃度，采用風電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施，防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現。
2)嚴格執行GB/T 20104—2006《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》，對開采煤層進行煤自燃傾向性鑒定。采用注阻化劑、凝膠或氮氣等措施，防止煤柱、采空區殘留煤發生自燃；并對自然發火進行實時監測，及時預報煤自燃而形成的高溫點。
4 結束語
瓦斯爆炸事故的防治是煤礦安全工作的一個系統工程。從技術和管理方面分析，在瓦斯爆炸的3個必要條件中，預防和控制瓦斯爆炸的引火源會更直接、更容易些。
管理方面，應嚴格執行國家和行業的方針政策，有針對性地細化部門規章制度，加強安全管理和安全監督，重視員工安全意識的培養，杜絕人員行為過失和管理缺陷引發的瓦斯爆炸；針對火源種類，結合各礦的實際情況，建立各種火花誘因危險源的辨識和風險評價系統及其對應的運行機制。
技術方面，應高度重視煤礦在用安全產品使用過程中安全可靠性、運行可靠性的基礎研究，以及機械、巖石摩擦撞擊火花的發生機制和預防措施的基礎研究，并制訂相應的標準、規程、規范，為煤礦安全狀況的根本好轉提供技術支撐。