防止摩擦火花引發(fā)瓦斯煤塵事故的研究

1、 防止摩擦火花引發(fā)瓦斯煤塵事故的研究 瓦斯煤塵爆炸事故具有突發(fā)性和嚴(yán)峻破壞性，一旦發(fā)生就會造成重大的人員傷亡和財產(chǎn) 損失。我國46的國有重點煤礦為高瓦斯礦和瓦斯突出礦井, 有煤塵爆炸危急的礦井59 5處，占84.9。據(jù)統(tǒng)計，2000年全國煤礦生產(chǎn)事故死亡5798人，其中，瓦斯事故造成的死 亡人數(shù)高達(dá)3311人，占死亡人數(shù)的57.1%。死亡10人以上的事故75起，死亡1398人，其中瓦 斯事故多達(dá)69起，死亡1323人，分別占92.0%和94.6%。 1引發(fā)瓦斯煤塵爆炸事故的因素分析 引燃瓦斯，釀成瓦斯爆炸事故必需具備3個基本條件：一是瓦斯?jié)舛冗_(dá)5%16%；二是存在高 溫?zé)嵩矗蝗强諝?瓦斯混合

2、氣體中的氧氣含量在12%以上。煤礦中除盲巷、火區(qū)等不通風(fēng)的 地點氧濃度達(dá)不到12%外，其它地方的氧濃度都在12%以上，因此，防止瓦斯爆炸的重點在于 實行各種措施防止爆炸條件中的前2個條件。 引起煤塵爆炸的3個基本條件是：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必需懸浮在空氣中，并達(dá)到一 定濃度；有一個能點燃煤塵爆炸的熱源。影響煤塵爆炸的影響主要有煤的物理化學(xué)性質(zhì)、煤 塵的粒度、瓦斯與巖粉的混入等。 所以，要防止煤塵和瓦斯爆炸必需從引燃瓦斯爆炸和煤塵爆炸的3個基本條件著手，想盡一 切方法掌握煤塵和瓦斯形成爆炸所具有的條件。 據(jù)對361次一次死亡3人以上的瓦斯事故引爆火源的分析結(jié)果表明：電氣火花引燃的為150次

3、，占總次數(shù)的41.55；放炮火源引燃的108次，占29.92；摩擦撞擊引次，占8.59；吸 煙明火7次，占1.94；其它火源65次，占18.0。 從上述事故調(diào)查分析資料，引發(fā)瓦斯煤塵爆炸事故最直接緣由中，居首位的因素是電火花， 其次是放炮引起的，但由礦井機(jī)械或金屬、巖石因摩擦撞擊產(chǎn)生火花引起的瓦斯、煤塵爆炸 事故也占相當(dāng)比例。目前，對礦井電氣火花和放炮會引起瓦斯煤塵爆炸事故，全國煤礦的各 級領(lǐng)導(dǎo)和工程技術(shù)人員比較了解，并引起相高度重視，實行了相應(yīng)的防治措施；而對礦井機(jī) 械或金屬、巖石因摩擦撞擊產(chǎn)生火花引起的瓦斯、煤塵爆炸事故，經(jīng)常缺乏足夠的熟悉。為 此，本文對摩擦火花引發(fā)瓦斯和煤塵爆炸事故的預(yù)

4、防進(jìn)行一些分析與探討。 2摩擦火花產(chǎn)生的種類 21機(jī)械摩擦撞擊火花 為增加機(jī)械設(shè)備、器具的性能，減輕其重量，煤礦井下普遍采納了輕鋁合金材料硅鋁明合 金。通過對有關(guān)科研部門和詳細(xì)的試驗證明，采納射釘槍和以壓縮空氣為動力槍械進(jìn)行高速 發(fā) 射，并沖擊硅鋁合金試樣，可產(chǎn)生火花。明確驗證了硅鋁明合金產(chǎn)生火花引燃瓦斯的狀況， 結(jié)果表明：即使是在能量僅為26.5J那樣小的狀況下，也有點燃瓦斯的危急。 早在1989年初，原中國煤炭總公司在分析全國煤礦發(fā)生的瓦斯重大事故確認(rèn)：煤礦井下使用 硅鋁明合金摩擦撞擊產(chǎn)生火花是引起瓦斯爆炸事故的點火源之一。另外，在摩擦撞擊火花中 ，不但旋轉(zhuǎn)或撞擊摩擦能產(chǎn)生火花，而且自由落

5、體打擊摩擦對鋁合金也會產(chǎn)生火花。試驗證 明：具有1766J沖擊能量的硅鋁明合金，在自由落體下產(chǎn)生的火花，其對瓦 斯的引燃率高達(dá)40%。因此，在煤礦井下，尤其搶救人員在排放瓦斯或在高瓦斯區(qū)工作時， 肯定要做到科學(xué)地選用和操作輕鋁合金設(shè)備及用具，以確保平安搶救工作的順當(dāng)進(jìn)行。 22巖石摩擦撞擊火花 煤礦井下有不少巖層為石英質(zhì)砂巖，在煤層里有不少黃鐵礦集合體。試驗證明，兩者都具有 摩擦著火的潛在因素，而且石英質(zhì)砂巖的摩擦著火強(qiáng)度是隨巖石中的石英含量的增加而增加 。且與它的粒徑大小有關(guān)。當(dāng)石英粒徑在大于70mm時，就能產(chǎn)生摩擦著火。黃鐵礦集合體摩 擦著火的機(jī)理與石英不同，它是黃鐵礦的礦粒散放在空氣中被

6、氧化燃燒而引燃瓦斯引起爆炸 。吉林省某礦，煤層中含有黃鐵礦，頂板為石英質(zhì)砂巖，由于通風(fēng)混亂，造成瓦斯積聚 ，頂板來壓發(fā)生冒頂，其冒落的巖石相互撞擊產(chǎn)生火花引起瓦斯爆炸，死亡多人。因此，在 高瓦斯或瓦斯突出區(qū)工作，要時刻留意檢查瓦斯的變化狀況，還要隨時留意檢查工作現(xiàn)場頂 板和巖石性質(zhì)的變化狀況，實行堅決措施以防事故發(fā)生。 23機(jī)械和巖石摩擦撞擊火花 機(jī)械和巖石摩擦撞擊火花的種類許多。如采掘工作面的采掘機(jī)械截齒截入巖石產(chǎn)生的火花； 掘進(jìn)迎頭風(fēng)鎬、鋼釬旋轉(zhuǎn)與巖石摩擦撞擊產(chǎn)生的火花；井下工人用鎬、釬、鐵鍬掏挖孔槽 和裝卸巖石等撞擊產(chǎn)生的火花以及巖石自由落下與金屬器具碰撞產(chǎn)生的火花等。這類火花極 為簡單，但能量一般較小，不足以引燃瓦斯。但它是隨其相互間摩擦撞擊猛烈程度而變化的 。本文對摩擦機(jī)械能產(chǎn)生著火源的物理機(jī)理討論和有關(guān)討論人員在對金屬與巖石摩擦撞 擊產(chǎn)生火花的機(jī)理過程討論結(jié)果均表明：在金屬與巖石撞擊或相互猛烈摩擦出的部分灼熱導(dǎo) 致 熔化的顆粒沿著旋轉(zhuǎn)或飛散的軌跡飛濺，顆粒在離切削表面1030cm 處最先產(chǎn)生火