（精選）煤塵爆炸及預(yù)防基礎(chǔ)知識

1、工礦建筑系畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目：煤塵爆炸及預(yù)防基礎(chǔ)知識 所屬系別：工礦建筑系 專業(yè)班級：煤開（2）班姓名：xxxxxxxxxx學(xué)號：xxxxxxxxxxxx指導(dǎo)教師： xxxxxx 撰寫日期 ： 2014年5月17日摘 要 煤塵爆炸是煤礦最嚴重的災(zāi)害事故之一。建國后，我國煤礦最大死亡人數(shù)最多的事故就是煤塵爆炸引起的。沉積煤塵必須形成一定濃度的煤塵云才可能發(fā)生爆炸,這是煤塵爆炸所必須的三大要素之一,防治沉積煤塵形成煤塵云而參與爆炸對于煤礦安全具有重要意義,特別是在有瓦斯爆炸誘導(dǎo)的情況下,如何抑制沉積煤塵參與爆炸就顯得尤為重要。為了尋找合適的抑爆途徑,就必須弄清沉積煤塵在外力作用

2、下形成煤塵云的機理過程以及瓦斯爆炸誘導(dǎo)沉積煤塵爆炸的傳播規(guī)律,所以對瓦斯煤塵爆炸特性與傳播機理的研究,能夠解決煤礦及其它工業(yè)部門亟待解決的安全生產(chǎn)問題,對制定預(yù)防、控制及減小爆炸災(zāi)害的技術(shù)措施具有重要的現(xiàn)實意義,其社會效益與經(jīng)濟效益十分顯著。 本文主要運用理論分析、數(shù)值模擬方法對煤塵爆炸的機理,以及瓦斯爆炸卷揚沉積煤塵參與爆炸的過程進行了深入研究，找出諸多預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：煤塵爆炸；預(yù)防；知識目 錄1煤塵爆炸的機理及特征21.1煤塵爆炸的機理21.2 煤塵爆炸的特征22煤塵爆炸的條件32.1煤塵的爆炸性32.2懸浮煤塵的濃度32.3引源 燃煤塵的高溫?zé)?3爆堆自然現(xiàn)象的機理44防止煤堆自燃的措

3、施55預(yù)防措施5畢業(yè)論文煤塵爆炸及預(yù)防基礎(chǔ)知識一 煤塵爆炸的機理及特征 1 煤塵爆炸的機理 煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵理及過程如下： （1）煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時，總表面積顯著增加，吸氧和被氧人化的能力大大增可，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開； （2）當(dāng)溫度達到300400時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其他碳氫化合物； （3）形成的可燃氣體與空氣混合的高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼，即活化中心，當(dāng)活化中心的能量達到一定程度后，鏈反應(yīng)過程開始，游離基迅

4、速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃； （4）閃燃所形成的熱量的傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒過程急劇地循環(huán)進生，當(dāng)燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數(shù)百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?2 煤塵爆炸的特征 （1）形成高溫、高壓、沖擊波 煤塵爆炸火焰溫度為16001900，爆源的溫度達到2000以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。 在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736KPa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時，后一欠爆炸的理論壓力將是前一次的57倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達1120m

5、/s，沖擊波速度為2340m/s。 （2）煤塵爆炸具有連續(xù)性 由于煤塵爆炸具有很高的沖擊波速，能將巷道中落塵揚起，甚至使煤體破碎形成新的煤塵，導(dǎo)致新的爆炸，有時可如此反復(fù)多次，形成連續(xù)爆炸，這是煤塵爆炸的重要特征。 （3）煤塵爆炸的感應(yīng)期 煤塵爆炸也有一個感應(yīng)期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據(jù)試驗，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40%280ms，揮發(fā)分越高，感應(yīng)期越短。 （4）揮發(fā)分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時，參與反應(yīng)的揮發(fā)分約占煤塵揮分含量的40%70%，致使煤塵揮發(fā)分減少，根據(jù)這一特征，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。對于氣煤、肥煤、焦煤

6、等粘結(jié)性煤的煤塵，一旦發(fā)生爆炸，一部分煤塵會被焦化，粘結(jié)在一起，沉積于支架的巷道壁上，形成煤塵爆炸所特有的產(chǎn)物焦炭皮渣或粘塊，統(tǒng)稱“粘焦”“粘焦”也是判斷井下發(fā)生爆炸事故時是否有煤塵參與的重要標志。 （5）產(chǎn)生大量的CO 煤塵爆炸時產(chǎn)生的CO，在災(zāi)區(qū)氣體中濃度可達2%3%，甚至高達到8%左右，爆炸事故中受害者的大多數(shù)（70%80%）是由于CO中毒造成的。 二 煤塵爆炸的條件 煤塵爆炸必須同時具備三個條件，煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達到一下的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩础?1煤塵的爆炸性 煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸的危險性必須經(jīng)過試驗

7、確定。 2 懸浮煤塵的濃度 井下空氣中只有懸浮的煤塵達到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低或最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及度試驗條件等有關(guān)。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為3050g/m3，上限濃度為10002000g/m3。其中爆炸力最強的濃度范圍為300500g/m3。 一般情況下，浮游煤塵達到爆炸下限濃度的情況是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震動沖擊都能使大量落塵飛揚，在短時間內(nèi)使浮塵量增加，達到爆炸濃度。因此，確定煤塵爆炸濃度時，必須考慮落塵這一因素

8、。 3 引源 燃煤塵爆炸的高溫?zé)崦簤m的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性持、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在6101050之間，一般為700800。煤塵爆炸的最小點火能為4.540mJ。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到，如爆破火焰、電氣火花、機械摩擦火花、瓦斯燃燒或爆炸、井下火災(zāi)等。根據(jù)20世紀80年代的統(tǒng)計資料，由于放炮和機電火花引起的煤塵爆炸事故分別占總數(shù)的45%和35%。三 爆堆自燃現(xiàn)象的機理物質(zhì)在沒有外界熱源影響下，由于物質(zhì)內(nèi)部所發(fā)生的化學(xué)或生化過程而產(chǎn)生熱量，這些熱量逐漸積累，使物質(zhì)溫度上升到自燃點而燃燒，此類現(xiàn)象稱為自燃。煤堆發(fā)生自燃的熱量來自于本

9、身吸附作用和氧化反應(yīng)，此反應(yīng)可積聚大量熱量，而散發(fā)不出去，溫度逐漸上升，最終達到自燃溫度。影響或?qū)е侣短烀憾炎匀嫉闹T因素有：煤的揮發(fā)份、水份、低位發(fā)熱值 煤堆厚度、存放時間、散熱條件及周圍環(huán)境相對濕度等。一般含H、CO、CH 等揮發(fā)份成份較多，以及含有一些易氧化的不飽和化合物和硫化物的煤堆發(fā)生自燃的危險性較大 外供煤一般經(jīng)過破碎，當(dāng)其顆粒度在530mm 范圍時，煤堆內(nèi)部存在較大的孔隙率，使煤進行吸附與氧化的表面積大、吸附能力強、氧化速度快、析出的熱量也多，且不易散發(fā)出去，極易自燃。冬春兩季室外環(huán)境溫度低，煤在低溫時主要發(fā)生表面吸附作用，它能吸附蒸汽和氧氣等氣體進行緩慢氧化，并使蒸汽在煤的表面濃

10、縮變成液體放出熱量使溫度升高，由于煤的氧化速度不斷加快，散熱條件不良時會積聚熱量，使溫度持續(xù)升高，直至自燃。煤中一般均含有鐵的硫化物，硫化鐵在低溫下能產(chǎn)生氧化反應(yīng)并促進自燃，硫酸鹽加速煤的氧化，同時硫化鐵氧化逐漸放出熱量，從而加速了煤的自燃過程。若煤堆的內(nèi)部疏松孔隙率大時，容易吸附大量空氣，有利于氧化和吸附作用，而熱量又不易導(dǎo)出，所以就越易自燃。當(dāng)環(huán)境相對濕度低、氣候干燥時，在煤堆內(nèi)部積聚熱量達一定程度后，揮發(fā)份將折出，從而進一步為煤堆的自燃創(chuàng)造有利條件。四 防止煤堆自燃的措施目前多數(shù)露天煤堆都是采用被動方法去制止煤堆自燃；即當(dāng)煤堆已發(fā)生自燃后，再臨時拽膠皮管企圖將其澆滅，但收效甚微，主要原因有三：首先自燃均產(chǎn)生于煤堆心部，逐漸擴散至表面，而從表面澆水很難將其澆滅；其次一些露天煤場面積較大，如特鋼公司動力廠20th鍋爐房露天煤場占地達兩千平方米，發(fā)生自燃點多，臨時澆水簡直防不勝防。五 預(yù)防措施防止煤堆自燃現(xiàn)象的主要途徑是隔絕空氣、水份與煤碳的接觸，防止溫度或水份過度積聚，并采取測溫、噴水等預(yù)防措施。具體操作上可通過對：堆煤的場地、堆煤的方位、煤堆的形狀、堆煤的方式和堆放的時間等進行控制。 煤堆形狀以屋脊式為佳，以減少陽光照射及雨水滲入；煤堆的高度一般不超過6 m，煤堆過高，一旦發(fā)生自燃，很難進行倒堆或噴水處理； 煤堆的存放時間應(yīng)根據(jù)