【采礦課件-】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施

1、【采礦課件】煤質(zhì)分析、煤層爆炸及其預(yù)防措施2022/7/22【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤質(zhì)分析1、煤質(zhì)分析術(shù)語(yǔ)序號(hào)術(shù)語(yǔ)名稱 定 義符號(hào)又 稱1工業(yè)分析水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四個(gè)項(xiàng)目分析的總稱2外在水分在一定條件下煤樣與周?chē)諝鉂穸冗_(dá)到平衡時(shí)所保持的水分Mf3內(nèi)在水分在一定條件下煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所保持的水分Minh4全水分煤的外在水分和內(nèi)在水分的總和Mt5一般分析煤樣水分在一定條件下，一般分析煤樣在實(shí)驗(yàn)室中與周?chē)諝鉂穸冗_(dá)到大致平衡時(shí)所含有的水分Mad空氣干燥煤樣水分6灰分煤樣在規(guī)定條件下完全燃燒后所得的殘留物A7揮發(fā)分煤樣在規(guī)定條件下隔絕空氣加熱，并進(jìn)行水分校正后的質(zhì)量

2、損失V8固定碳從測(cè)定煤樣的揮發(fā)分后的殘?jiān)袦p去灰分后的殘留物，通常用100減去水分、灰分和揮發(fā)分得出FC9全硫煤中有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫的總和St【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤質(zhì)分析序號(hào)術(shù)語(yǔ)名稱 定 義符號(hào)又 稱10真相對(duì)密度在20時(shí)煤（不包括煤的孔隙）的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比TRD真比重11視相對(duì)密度在20時(shí)煤（包括煤的孔隙）的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比ARD假比重12孔隙率煤的毛細(xì)孔體積與煤的視體積（包括煤的孔隙）的百分率孔隙度13彈筒發(fā)熱量在氧彈中，在有過(guò)剩氧的情況下，燃燒單位質(zhì)量試樣所產(chǎn)生的熱量14恒容高位發(fā)熱量煤樣在氧彈內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量減去硫和氮的校正植后的熱量Qgr,v15恒

3、容低位發(fā)熱量煤的恒容高位發(fā)熱量減去煤樣中水和燃燒時(shí)生成的水的蒸發(fā)潛熱后的熱植Qnet,v16元素分析碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)項(xiàng)目煤質(zhì)分析的總稱17灰成分分析灰的元素組成（通常以氧化物表示）分析【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤質(zhì)分析序號(hào)術(shù)語(yǔ)名稱定義符號(hào)曾稱1褐煤煤化程度低的煤，外觀多呈褐色，光澤暗淡，含有較高的水分和不同數(shù)量的腐植酸HM2次煙煤國(guó)際煤層煤分類中，含水無(wú)灰基高位發(fā)熱量為等于、大于20到小于24MJ/kg的低煤階煤CIY3煙煤煤化程度高于褐煤而低于無(wú)煙煤的煤，其特點(diǎn)是揮發(fā)分產(chǎn)率范圍寬，單獨(dú)煉焦時(shí)從不結(jié)焦到強(qiáng)結(jié)焦均有，燃燒時(shí)有煙YM4無(wú)煙煤煤化程度高的煤，揮發(fā)分低、密度大，燃點(diǎn)

4、高，無(wú)粘結(jié)性，燃燒時(shí)多不冒煙WY白煤5長(zhǎng)焰煤變質(zhì)程度最低，揮發(fā)分最高的煙煤，一般不結(jié)焦，燃燒時(shí)火焰長(zhǎng)CY6不粘煤變質(zhì)程度較低的、揮發(fā)分范圍較寬，無(wú)粘結(jié)性的煙煤BN7弱粘煤變質(zhì)程度較低，揮發(fā)分范圍較寬，無(wú)粘結(jié)性的煙煤。粘結(jié)性介于不粘煤和1/2中粘煤之間RN81/2中粘煤粘結(jié)性介于氣煤和弱粘煤之間的、揮發(fā)分范圍較寬的煙煤1/2ZN9氣煤變質(zhì)程度較低、揮發(fā)分較高的煙煤。單獨(dú)煉焦時(shí)，焦炭多細(xì)長(zhǎng)、易碎，并有較多的縱裂紋QM101/3焦煤介于焦煤、肥煤與氣煤之間的含中等或較高揮發(fā)分的強(qiáng)粘結(jié)性煤。單獨(dú)煉焦時(shí)，能生成強(qiáng)度較高的焦炭1/3JM11氣肥煤揮發(fā)分高、粘結(jié)性強(qiáng)的煙煤。單獨(dú)煉焦時(shí)，能產(chǎn)生大量的煤氣和膠質(zhì)

5、體，但不能生成強(qiáng)度高的焦炭QF12肥煤變質(zhì)程度中等的煙煤。單獨(dú)煉焦時(shí)，能生成熔融性良好的焦炭，但有較多的橫裂紋，焦根部分有蜂焦FM13焦煤變質(zhì)程度較高的煙煤。單獨(dú)煉焦時(shí)，生成的膠質(zhì)體熱穩(wěn)定性好，所得焦炭的塊度大、裂紋少、強(qiáng)度高JM主焦煤14瘦煤變質(zhì)程度較高的煙煤。單獨(dú)煉焦時(shí)，大部分能結(jié)焦。焦炭的塊度大、裂紋少，但熔融較差，耐磨強(qiáng)度低SM【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施2 煤質(zhì)分析結(jié)果的表示方法序號(hào)術(shù)語(yǔ)名稱定義符號(hào)曾稱1收到基以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)ar應(yīng)用基2空氣干燥基與空氣濕度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)ad分析基3干燥基以假想無(wú)水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)d干基4干燥無(wú)灰基以假想無(wú)水、無(wú)灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)

6、daf可燃基煤質(zhì)分析【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤質(zhì)分析3 煤類的劃分和編碼表1 煤炭分類總表類別符號(hào)數(shù)碼分類指標(biāo)Vdaf %Pm , %無(wú)煙煤WY01,02,0310.0煙煤YM11,12,13,14,15,1610.021,22,23,24,25,2631,32,33,34,35,3641,42,43,44,45,46褐煤HM51,5237050【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤質(zhì)分析表2 無(wú)煙煤的分類類別符號(hào)數(shù)碼分類指標(biāo)Vdaf, %Hdaf, %無(wú)煙煤一號(hào)WY1103.502.0無(wú)煙煤二號(hào)WY223.56.52.03.0無(wú)煙煤三號(hào)WY336.510.03.0【采礦課

7、件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤質(zhì)分析表3 煙煤的分類類別符號(hào)數(shù)碼貧煤PM11貧瘦煤PS12瘦煤SM13,14焦煤JM15,24,25肥煤FM16,26,361/3焦煤1/3JM35氣肥煤QF46氣煤QM34,43,44,451/2中粘煤1/2ZN23,33弱粘煤RN22,32不粘煤BN21,31長(zhǎng)焰煤CY41,42【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤塵爆炸的機(jī)理及預(yù)防措施【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤塵爆炸是煤礦重大災(zāi)害之一 一旦發(fā)生了煤塵爆炸事故，后果極其慘重，會(huì)造成礦井遭到破壞，眾多人員傷亡，經(jīng)濟(jì)損失十分巨大的后果。【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施一、國(guó)外歷史

8、上幾次大的煤塵爆炸事故 世界各國(guó)煤礦歷史上遭受煤塵爆炸的損失十分慘重，1906年法國(guó)古利耶爾礦發(fā)生煤塵爆炸事故，死亡人數(shù)達(dá)到1099人；1962年聯(lián)邦德國(guó)路易任塔爾礦發(fā)生煤塵爆炸，死亡299人；1963年日本三池煤礦因煤塵爆炸死亡458人。所以一旦發(fā)生煤塵爆炸，造成的后果極其慘重，不但傷亡人數(shù)多，而且給礦井造成嚴(yán)重的破壞，古利耶爾礦發(fā)生的煤塵爆炸波及的巷道長(zhǎng)度達(dá)100Km，井下設(shè)施和構(gòu)筑物被爆風(fēng)摧毀，用了兩年的時(shí)間才恢復(fù)生產(chǎn)。 煤塵爆炸事故不但在煤礦，而且也在使用微粉炭（實(shí)質(zhì)上就是煤塵）的發(fā)電廠、煤鐵廠等行業(yè)常有發(fā)生。據(jù)美國(guó)發(fā)表的資料，截止1956年12月為止發(fā)生了1120次粉塵爆炸事故。其中

9、煤塵爆炸55次。19591979年20年間美國(guó)煤礦的地面設(shè)施即煤倉(cāng)、皮帶走廊、烘干機(jī)、洗煤廠等共發(fā)生煤塵爆炸66次。 我國(guó)建國(guó)以來(lái)也經(jīng)常發(fā)生煤塵爆炸事故。 【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施 l981年11月召開(kāi)的全國(guó)首屆煤礦粉塵學(xué)術(shù)會(huì)議， 代表們公認(rèn)煤礦發(fā)生爆炸，一般都是瓦斯和煤塵共同爆炸的結(jié)果，個(gè)別代表把瓦斯比做導(dǎo)火線和雷管， 把煤塵比做炸藥，并認(rèn)為煤塵的爆炸威力大于瓦斯。煤塵的危害性大于瓦斯 煤塵將引起井下礦工得矽肺病(具有不逆性，難以治愈)。煤塵爆炸的后果比瓦斯更嚴(yán)重，前者將產(chǎn)生大量的窒息性氣體二氧化碳和有毒性氣體一氧化碳，造成礦工中毒或死亡；后者主要產(chǎn)生水蒸氣和二氧化碳?xì)怏w。

10、東北某亞麻廠， 曾因亞麻粉塵超限發(fā)生爆炸，炸毀了廠房和設(shè)備，死傷數(shù)十人。在生產(chǎn)過(guò)程中，易產(chǎn)生有機(jī)粉塵的企業(yè)，如木材加工、紡織和其他，當(dāng)粉塵度濃度超過(guò)爆炸下限時(shí)，都可能發(fā)生爆炸。因此，了解煤塵爆炸的危險(xiǎn)性，對(duì)煤塵爆炸事故的預(yù)防具有重要意義。【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施二、煤 塵 爆 炸 的 條 件 煤塵爆炸必須同時(shí)具備以下三個(gè)條件，即：1）煤塵本身具有爆炸性；2）煤塵懸浮在空氣中（即形成煤塵云）并達(dá)到一定的濃度；3)存在具有足夠的能量、能引起煤塵爆炸的著火源。 缺少其中任何一個(gè)條件時(shí)，就不會(huì)發(fā)生煤塵爆炸。 【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施煤塵的爆炸性1、煤塵的爆炸性 從煤塵爆

11、炸的角度而言，煤塵的爆炸性是指在著火源的作用下能著火爆炸并在煤塵云中可自行傳播爆炸的細(xì)微煤粒。我國(guó)把0.751mm以下（或1mm以下）的煤粒稱為煤塵。 實(shí)驗(yàn)研究表明，有的煤塵有爆炸性，有的煤塵沒(méi)有爆炸性，決定有無(wú)爆炸性的主要因素是煤塵的揮發(fā)分含量。我國(guó)的大多數(shù)煤礦和煤塵在可燃揮發(fā)分含量超過(guò)10后即具有爆炸性。前蘇聯(lián)也把可燃揮發(fā)分含量為10作為界限值，日本將揮發(fā)分含量超過(guò)11，粒徑小于0.64mm的煤塵作為有爆炸性煤塵，前聯(lián)邦德國(guó)把揮發(fā)分含量超過(guò)14、美國(guó)把揮發(fā)分含量超過(guò)10、英國(guó)將揮發(fā)分含量超過(guò)15的煤塵作為有爆炸性的煤塵。【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施 在各類煤種中，無(wú)煙煤的煤塵一

12、般沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)性，其揮發(fā)分指數(shù)daf10%。 在實(shí)際操作過(guò)程中，確定種煤塵是否有爆炸性，更重要的方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鑒別。除可以利用煤塵爆炸實(shí)驗(yàn)巷道進(jìn)行鑒定外，一般都是在實(shí)驗(yàn)室利用煤塵爆炸性試驗(yàn)裝置進(jìn)行鑒定。煤塵的爆炸性【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施2、煤塵云的爆炸濃度范圍 研究表明，具有爆炸性的煤塵只在一定的濃度范圍內(nèi)才會(huì)發(fā)生爆炸。單位體積空氣中能夠引發(fā)爆炸的最小煤塵量稱為煤塵爆炸下限濃度；單位體積空氣中能夠發(fā)生爆炸的最高煤塵量則稱為煤塵爆炸上限濃度；煤塵爆炸只在爆炸下限和上限濃度之間的濃度范圍內(nèi)才會(huì)發(fā)生爆炸。 由于實(shí)驗(yàn)裝置的限制，難以形成高濃度的均勻煤塵云，因此各國(guó)發(fā)表的煤塵爆炸上

13、限濃度較少，但是，一般認(rèn)為煤塵爆炸上限濃度為2000gm3左右（有些認(rèn)為是1500gm32000gm3）。 各國(guó)對(duì)煤塵的爆炸下限濃度研究得較多，根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，我國(guó)煤塵爆炸下限濃度：褐煤為4555/3，煙煤為110335/3。煤塵的爆炸性【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施3、著火源高溫?zé)嵩吹拇嬖谑敲簤m爆炸的另一重要條件，煤礦井下能夠引起煤塵爆炸的著火源很多，例如，爆破作業(yè)時(shí)發(fā)生的火餡、電器設(shè)備產(chǎn)生的電火花、電弧、摩擦火花、摩擦熱、火區(qū)高溫、沼氣燃燒或爆炸等。煤塵爆炸性【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施表3為英國(guó)于19361970年間引起炸爆事故的火源種類?；鹪此及俜?jǐn)?shù)1936年

14、1960年1961年1970年明火電器火花爆破采掘機(jī)械工作時(shí)產(chǎn)生的火花和熱其它摩擦火花和熱吸煙火焰燈電燈火災(zāi)其它總計(jì)31.19.614.517.02.510.22.00.92.49.81000.510.322.556.8-1.50.9-0.96.6100【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施三、影響煤塵爆炸的因素 煤塵的性質(zhì)、化學(xué)組成、粒度以及外界條件等因素都對(duì)煤塵爆炸性有影響。眾多的影響因素中有些對(duì)煤塵云的著火性有很大影響，有的則對(duì)爆炸的猛烈程度有直接影響。1、煤塵成分的影響（1）煤塵的揮發(fā)分(Vd) 煤塵揮發(fā)分含量是決定煤塵有無(wú)爆炸性的主要因素，而且對(duì)煤塵爆炸強(qiáng)度也有影響。我國(guó)是把可燃性

15、揮發(fā)分含量Vdaf作為衡量煤塵爆炸性及其強(qiáng)弱的指標(biāo)，稱Vdaf為煤塵爆炸指數(shù)。計(jì)算公式為：Vdaf 揮發(fā)分/（100水分灰分）100%。根據(jù)上式可知,揮發(fā)分指數(shù)就是煤中所含揮發(fā)分與可燃物質(zhì)的百分比?！静傻V課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施表5煤塵爆炸性試驗(yàn)鑒定結(jié)果 揮發(fā)分指數(shù)Vdaf/%爆炸性煤種28爆炸時(shí)火焰較長(zhǎng)氣煤、長(zhǎng)焰煤、褐煤【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施（2）煤塵的灰分 灰分為煤塵中不燃物質(zhì)。煤塵中灰分增加,其爆炸性隨之降低,灰分能吸收熱量,爆炸過(guò)程中灰分能阻擋輻射熱,阻止爆炸傳播。（3）煤塵的水分 煤塵的水分能降低煤塵爆炸性,爆炸時(shí),水分受熱蒸發(fā)吸收熱量,同時(shí)水分使煤塵失去

16、懸浮性結(jié)成難爆炸的塵塊，因此，煤塵所含的水分會(huì)減弱和阻礙煤塵云著火和爆炸的性質(zhì)。水分對(duì)煤塵云著火能量的影響十分顯著?！静傻V課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施2、煤塵云濃度影響 根據(jù)煤塵在空氣中完全燃燒的反應(yīng)式：+22 煤塵爆炸的發(fā)生，即為12的碳與32的氧為完全反應(yīng),13空氣含氧量為：1293/323%297.39/3所以煤塵在空氣中爆炸反應(yīng)最強(qiáng)含量為：32：297.39=12x，則x112/3。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定空氣中煤塵含量為300400/3時(shí),爆炸威力最強(qiáng)?！静傻V課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施3、煤塵粒度的影響 從極細(xì)微的煤塵到粒徑1以下的煤粒都參與爆炸,但粒度越小，表面積越大，受熱及氧化作

17、用越快,加速了釋放可燃性氣體,所以越易爆炸,而且爆炸性強(qiáng)。煤塵爆炸主體是0.075以下的塵粒,但粒度小于10時(shí),爆炸性降低,這是由于過(guò)細(xì)小的塵粒在空氣中很快被氧化成為灰燼。4、沼氣含量的影響 當(dāng)井下空氣中存在瓦斯時(shí)，煤塵爆炸下限濃度降低,瓦斯?jié)舛仍礁?煤塵爆炸下限越低。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，瓦斯?jié)舛扰c煤塵爆炸下限濃度關(guān)系如表2?！静傻V課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施表2瓦斯?jié)舛扰c煤塵爆炸下限濃度關(guān)系空氣中瓦斯?jié)舛?%煤塵爆炸下限濃度/.-30.534.51.426.42.515.53.56.1【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施5、氧氣含量的影響 空氣中的氧氣含量的變化，將改變煤塵云的著火溫

18、度，在富氧條件下，煤塵的著火溫度要大大降低。煤塵云在純氧中著火溫度降到430600；反之，空氣中的氧氣濃度降低，煤塵云著火變得困難，井下空氣中氧氣含量小于18%時(shí),煤塵就不能引爆,而失去了爆炸性。 但是，煤塵中有沼氣共存時(shí)，空氣中的氧氣濃度即使降至17，亦不能完全防止沼氣、煤塵、空氣混合物的爆炸。【采礦課件】煤質(zhì)分析煤層爆炸及其預(yù)防措施四、防止煤塵爆炸的措施1 防止煤塵生成和飛揚(yáng)（1）減少采掘過(guò)程中煤塵的產(chǎn)生量，是減塵措施中的重點(diǎn)。煤層注水是一項(xiàng)最積極、有效的限制塵源措施。煤層注水的滅塵作用有三個(gè)方面： 濕潤(rùn)了煤體內(nèi)的原生煤塵； 有效地包裹了煤體的每一個(gè)部分； 改變了煤體的物理、力學(xué)性質(zhì)。(2)濕式打眼。在打眼過(guò)程中，用水濕潤(rùn)炮眼中的粉塵，使其在炮眼內(nèi)成漿狀物流出炮眼；其余的粉塵與水混合變成粉漿，不