《煤尘爆炸及预防.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤尘爆炸及预防.docx（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 煤尘爆炸及预防 煤尘爆炸同瓦斯爆炸一样都属于矿井中的重大灾难事故。我国历史上最严峻的一次煤尘爆炸发生在1942年日本侵略者统治下的本溪煤矿，死亡1549人，残246人，死亡的人员中大多为CO中毒，事故发生前，巷道内沉积了大量煤尘，是由于电火花点燃局部聚积的瓦斯而引起的重大煤尘爆炸事故。 一、煤尘爆炸的机理及特征1煤尘爆炸的机理煤尘爆炸是在高温或肯定点火能的热源作用下，空乞中氧气与煤尘急剧氧气的反响过程，是一种特别简单的链式反响，一般认为其爆炸机理及过程如下：（1）煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总外表积显著增加，吸氧和被氧人化的力量大大增可，一旦遇见火源，氧化过程快速绽开；（2）当温
2、度到达300400时，煤的干馏现象急剧增加，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳氢化合物；（3）形成的可燃气体与空气混合的高温作用下汲取能量，在尘粒四周形成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能量到达肯定程度后，链反响过程开头，游离基快速增加，发生了尘粒的闪燃；（4）闪燃所形成的热量的传递给四周的尘粒，并使之参加链反响，导致燃过程急剧地循环进生，当燃烧不断加剧使火焰速度到达每秒数百米后，煤尘的燃烧便在肯定临界条件下跳动式地转变为爆炸。2煤尘爆炸的特征（1）形成高温、高压、冲击波 煤尘爆炸火焰温度为16001900，爆源的温度到达2000以上，这是煤尘爆炸得
3、以自动传播的条件之一。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736KPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳动式增大。爆炸过程中如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一欠爆炸的理论压力将是前一次的57倍。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/s，冲击波速度为2340m/s。（2）煤尘爆炸具有连续性 由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速，能将巷道中落尘扬起，甚至使煤体破裂形成新的煤尘，导致新的爆炸，有时可如此反复屡次，形成连续爆炸，这是煤尘爆炸的重要特征。（3）煤尘爆炸的感应期 煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。依据试验，煤尘爆炸的感应期主要打
4、算于煤的挥发分含量，一般为40%280ms，挥发分越高，感应期越短。（4）挥发分削减或形成“粘焦”煤尘爆炸时，参加反响的挥发分约占煤尘挥分含量的40%70%，致使煤尘挥发分削减，依据这一特征，可以推断煤尘是否参加了井下的爆炸。对于气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘，一旦发生爆炸，一局部煤尘会被焦化，粘结在一起，沉积于支架的巷道壁上，形成煤尘爆炸所特有的产物焦炭皮渣或粘块，统称“粘焦”“粘焦”也是推断井下发生爆炸事故时是否有煤尘参加的重要标志。（5）产生大量的CO 煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中浓度可达2%3%，甚至高到达8%左右，爆炸事故中受害者的大多数（70%80%）是由于CO中毒造成的。
5、二、煤尘爆炸的条件煤尘爆炸必需同时具备三个条件，煤尘本身具有爆炸性；煤尘必需悬浮于空气中，并到达一下的浓度；存在能引燃煤法爆炸的高温热源。1煤尘的爆炸性煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸的危急性必需经过试验确定。2悬浮煤尘的浓度井下空气中只有悬浮的煤尘到达肯定浓度时，才可能引起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低或最高煤尘量称为下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及度试验条件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为3050g/m3，上限浓度为10002000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为30050
6、0g/m3。一般状况下，浮游煤尘到达爆炸下限浓度的状况是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震惊冲击都能使大量落尘飞扬，在短时间内使浮尘量增加，到达爆炸浓度。因此，确定煤尘爆炸浓度时，必需考虑落尘这一因素。3引燃煤尘爆炸的高温热源煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性持、浓度及试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050之间，一般为700800。煤尘爆炸的最小点火能为4.540mJ。这样的温度条件，几乎一切火源均可到达，如爆破火焰、电气火花、机械摩擦火花、瓦斯燃烧或爆炸、井下火灾等。依据20世纪80年月的统计资料，由于放炮和机电火花引起的煤尘爆炸事故分别占总数的45%和35%。 三
7、、影响煤尘爆炸的因素 1煤的挥发分煤尘爆炸的主要是在尘粒分解的可燃气体（挥发分）中进展的，因此煤的挥发分数量的和质量是影响尘爆炸的最重要因素。一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强，即煤化作用程度低的煤，其煤尘爆炸性强，随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。2煤的灰分和水分煤内有灰分是不燃性物质，能汲取能量，阻挡热辐射，破坏链反响，降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥分含量的多少有关，挥发分小于15%的煤尘，灰分的影响比拟显著，大于15%时，自然灰分对为尘的爆炸几乎没有影响。水分能降低煤尘的爆炸性，由于水的吸热力量大，能促使微小尘粒聚结为较大的颗粒，削减尘粒的总外表积，同时还能降
8、低落尘的飞扬力量。煤的自然灰分和水分都很低，降低煤尘爆炸性的作用不显著，只有人为地掺入灰分（撒岩粉）或水分（洒水）才能防止煤尘的爆炸。3煤尘粒度粒度对爆炸性的影响极大。粒径1mm以下我煤尘粒子都可能参加爆炸，而且爆炸的危急性随粒度的减小而快速增加，75m以下的煤尘特殊是3075m的煤尘爆炸性最强，由于单位质量煤尘位质量煤尘的粒度越小，总外表积及外表能越大，粒径小于10m后，煤尘爆炸性增加的趋势变得平缓。煤尘粒度对爆炸压力也有明显的影响。煤炭科学讨论院重庆分院的试验。结果说明：在同一煤种不同粒度条件下，爆炸压力随粒度的减小而增高，爆炸范围也随之扩大，即爆炸性增加，粒度不同的煤尘引燃温度煤尘燃温度
9、也不一样。煤尘粒度越小，所需引燃温度越低，且火焰传播速度也越快。4空气中的瓦斯浓度瓦斯参加使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：式中: 空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3爆尘的爆炸下限，g/m3k系数，见下表。表1瓦斯浓度对煤尘爆炸下限的影响系数 空气中的瓦斯深度%00.500.751.01.502.03.04.0k10.750.600.500.350.250.10.05随着瓦斯浓度的增高，煤尘爆炸浓度下限急剧下降，这一点在有瓦斯煤尘爆炸危急的矿井应引起高度重视。一方面，煤尘爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的；另一方面，有煤尘参加时，小规模的瓦斯爆炸可能演化为大规模的
10、爆尘瓦斯爆炸事故，造成严峻的后果。5空气中氧的含量空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%时，煤尘就不再爆炸。煤尘的爆炸压力也随空气中含氧的多少而不同。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。6引爆热源点燃煤尘云造成煤尘爆炸，就必需有一个到达或超过最低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越简单点燃尘云。而且爆尘初爆的强度也越大；反之温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。四、煤尘爆炸性鉴定规程规定：新矿井的地质精查报告中，必需有全部煤层的煤尘爆炸性鉴定材料。生产矿井每延深一个新水平，由矿务局组织一次煤尘爆炸性试验工作。煤尘爆炸性的鉴定方法有两种：一种是在大型煤尘爆炸试验巷道中进展，这种方法比拟精确牢靠，但工作繁重简单，所以一般作为标准鉴定用；另一种是在试验室内使用大管状煤尘爆炸性鉴定仪进展，方法简便，目前多采纳这种方法。五、预防煤尘爆炸的措施（一）减、降措施（煤层注水）（二）防止煤尘引燃的措施（三）隔绝煤尘爆炸的措施
