煤塵爆炸事故防治

1、煤塵爆炸事故防治(一)煤塵爆炸條件及危害煤塵爆炸的原因煤是可燃物質(zhì)，煤被粉碎成細小顆粒后，增大了表面積。 當它懸浮在空氣中時，擴展了與氧氣的接觸面積，加速了氧化過程。煤塵(主要是煙煤煤塵)受熱后，能放出大量可燃氣體。 例如1kg揮發(fā)分為20%26%的焦煤，受熱后能放出290350L的可 燃氣體。這些可燃氣體遇高溫時，容易燃燒或爆炸。煤塵爆炸的條件煤塵爆炸必須同時具備以下3個條件：煤塵本身具有爆炸性，且 煤塵必須浮游在空氣中，并達到一定濃度;有能引起爆炸熱源的存在; 氧濃度不低于18%；缺少任何一個條件都不可能造成煤塵爆炸。煤塵爆炸是煤塵氧化、熱化過程中產(chǎn)生可燃氣體遇高溫后 發(fā)生的劇烈反應。但是

2、有的煤塵受熱后，產(chǎn)生很少的可燃氣體，不能 使煤塵爆炸。所以煤塵分為有爆炸性煤塵和無爆炸性煤塵。煤塵有無 爆炸性要經(jīng)過爆炸性鑒定后才干確定。浮游煤塵的濃度。煤塵浮游在空氣中后，它的全部表面積 才干與空氣中的氧接觸，氧化后產(chǎn)生大量可燃氣體，創(chuàng)造了爆炸的條 件。然而煤塵在熱化與氧化過程中，只有反應產(chǎn)生的熱量大于散失熱 量才干形成爆炸。如果空氣中煤塵濃度很低，塵粒間的距離就大，燃 燒生成的熱量很快被四周的介質(zhì)汲取，無法形成爆炸。所以能夠爆炸 的浮游煤塵濃度是有一定范圍的。我們把單位體積空氣中能夠發(fā)生煤 塵爆炸的最低煤塵濃度叫做煤塵爆炸下限濃度其數(shù)值為45g/m 3 ,而 將單位體積空氣中能夠發(fā)生爆炸的

3、最高煤塵濃度叫做煤塵爆炸的上 限濃度其數(shù)值為15002000g/m 3。存在爆炸熱源。煤塵爆炸的引燃溫度變化范圍較大，我國 煤塵爆炸的引爆溫度為6101050C。此外，空氣中氧濃度對煤塵爆炸也有很大影響。氧濃度高時，點 燃溫度降低，反之要高一些。當空氣中氧氣濃度低于18%時，單獨的 煤塵不再爆炸。煤塵爆炸的危害煤塵爆炸具有同瓦斯爆炸相類似的特點。煤塵爆炸后可產(chǎn)生高溫、 高壓、形成沖擊波并產(chǎn)生大量有害氣體等。產(chǎn)生高溫據(jù)實驗測定，煤塵爆炸火焰溫度達16001900笆。煤塵爆炸時 釋放出的熱量，按理論計算可使爆炸時產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物加熱到 2300 2500C。產(chǎn)生高壓煤塵爆炸的理論壓力為750kPa，

4、但在大量沉積煤塵的巷道中， 爆炸壓力將隨著距爆炸源距離的增加而跳躍式增加。產(chǎn)生沖擊波煤塵開始被點燃時，產(chǎn)生沖擊波的傳播速度與火焰的傳播速度幾 乎是相同的；隨著時間的延長，沖擊波的速度加速。據(jù)計算，爆炸沖擊波的傳播速度可達2340m/s。生成有害氣體煤塵爆炸后產(chǎn)生2%4%的一氧化碳，有時甚至高達8%10%, 這是礦工大量中毒傷亡的原因。影響煤塵爆炸的因素煤塵爆炸受很多因素的影響，如揮發(fā)分、灰分、水分、粒度等。 其主要的影響因素如下：揮發(fā)分。煤的可燃揮發(fā)分含量越高，煤塵爆炸性越強;揮發(fā) 分含量越低，爆炸性越弱。煤的灰分?；曳质遣蝗嘉镔|(zhì)，它汲取大量的熱起著降溫阻 燃作用。實驗說明，當灰分在20%以下

5、時，對煤塵爆炸性影響較小， 只有超過30%40%時，才會顯著減弱煤塵爆炸性。煤的水分。煤中水分對塵粒起粘結(jié)作用，水分高時，能增 大顆粒粒徑而降低飛揚能力，同時又起著吸熱降溫、阻燃作用，所以 煤中水分有減弱和阻礙爆炸的性質(zhì)。煤塵粒度。煤塵粒度組成，對它的爆炸性有極大影響。粒 徑lmm以下的煤塵都能參加爆炸。爆炸的主體煤塵是0.075mm以下 的煤塵。但煤塵粒度小于0.01mm后爆炸性反而因粒度減小而變?nèi)酢?這是由于過細的塵粒在空氣中很快氧化成灰燼所致。甲烷的影響。當空氣中存在甲烷時，煤塵爆炸下限濃度降 低，甲烷濃度越高，煤塵爆炸下限濃度越低。引爆熱源溫度。引爆熱源的溫度越高，能量越大，越容易 點

6、燃煤塵，煤塵初始爆炸強度也越大;溫度越低，能量越小，越難以 點燃煤塵，即使能引起爆炸，初始強度也小?？諝庵械难鹾?。氧氣的含量變化將改變煤塵的點燃溫度。 實驗證實，空氣中氧含量增加，煤塵點燃溫度下降;氧含量降低;煤塵 點燃溫度升高；當氧含量低于18%時，單獨的煤塵就不能爆炸。(二)煤塵爆炸事故的防治防止煤塵沉積和飛揚的技術措施減少工作面與巷道中的浮塵和落塵是防止煤塵爆炸的關鍵。其主 要措施有：煤層注水。煤層注水就是利用鉆孔將壓力水注入馬上回采 的煤層中，增加煤體內(nèi)部的水分，從而可以預先濕潤煤體，減少開采 時產(chǎn)生的煤塵，降塵率可達60%90%；濕式打眼。在工作面使用電鉆或風鉆打眼時，將壓力水經(jīng)

7、過釬桿中央的水孔送到炮眼底部，將煤粉濕潤后從炮眼中沖洗出來， 從而達到降塵的目的。水炮泥。采掘工作面放炮時，炮眼中必須裝填特制的裝滿 水的水炮泥。放炮后，因水受高溫霧化而起到降塵、降溫、凈化空氣 等綜合作用，降塵率可達80%，減少炮煙70%。通風除塵。給工作空間供給足夠的風量，用清潔的風流不 斷稀釋和排出空氣中的粉塵以確保作業(yè)場所的清潔。通風除塵效果與 風速的大小有關，假設風速小(小于0.15m/s)不能把粉塵及時排出， 風速過大(大于4m/s)可能造成粉塵的二次飛揚，這兩種狀況可造 成工作面的粉塵濃度增加。一般認為最優(yōu)排塵風速為23m/s。噴霧灑水。噴霧灑水是將壓力水通過特制的噴嘴噴出，使

8、水流霧化成細小的水滴散布在空氣中，與浮塵的塵粒相碰撞，使其濕 潤下沉，防止飛揚。沖洗煤塵。沿容易沉積煤塵的工作面、回風巷道等，由里 向外逐步?jīng)_洗巷道兩幫、頂部、底部直到整個工作面，使煤塵充分濕 潤，無法揚起。并將沖洗下來的粉塵集中排出，從而徹底清除引起煤 塵爆炸的物質(zhì)基礎。防止煤塵引燃的措施引燃煤塵的火源有明火、爆破、電火及機械摩擦火花四種，針對 這四種火源應采用如下措施：嚴禁攜帶煙草和點火工具下井;井口房、瓦斯抽放站及通風 機房四周20m內(nèi)禁止煙火和用電爐取暖;井下禁止使用電爐，禁止打 開礦燈;必須進行焊接，應嚴格審批手續(xù)，并遵守規(guī)程有關規(guī)定。在有煤塵爆炸危險的礦井中，必須使用安全炸藥;不合

9、格或 變質(zhì)的炸藥不許使用；爆破時必須遵守有關規(guī)定。井下使用的機械和電氣設備，必須符合規(guī)程的要求; 電氣設備的防爆性能處于完好狀態(tài)，并常常檢查與維護。機械摩擦火花引燃煤塵的問題，將隨著機械化程度的提升日益顯 得重要，經(jīng)研究并提出在摩擦部件金屬表面溶敷一層活性小的金屬如 鉻，能降低摩擦火花的點燃性能，以防引燃煤塵。防止災害擴展的措施限制煤塵爆炸范圍擴展就是將已經(jīng)發(fā)生的煤塵爆炸局限于較小 范圍內(nèi)，防止其持續(xù)蔓延擴展的措施，稱為隔爆措施。隔爆措施有如 下幾種：巖粉棚巖粉棚就是將巖粉裝在巖粉棚上，設置于巷道之中。煤塵爆炸時， 沖擊波吹翻巖粉棚，造成粉塵飛揚，形成一段深厚的巖粉云，截住爆 炸火焰，以達防止爆炸蔓延擴展的目的。巖粉棚原料為石灰?guī)r、白云石、頁巖和石膏等。巖粉中的可燃物 含量應小于5%，游離二氧化硅的含量不超過10%，并不含有毒性物 質(zhì)。巖粉棚上所必須巖粉量與巷道斷面大小有關，主要巷道不低于 400kg/m2，其他巷道不低于200kg/m 2。在礦井中的兩翼，相鄰采區(qū)和相鄰的煤層都必須用巖粉棚隔開。 巖粉受潮不易飛揚時必須改換，落入的煤塵要