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(xì)小顆粒后，增大了表面積。 當(dāng)它懸浮在空氣中時(shí)，擴(kuò)展了與氧氣的接觸面積，加速了氧化過(guò)程。煤塵(主要是煙煤煤塵)受熱后，能放出大量可燃?xì)怏w。 例如1kg揮發(fā)分為20%26%的焦煤，受熱后能放出290350L的可 燃?xì)怏w。這些可燃?xì)怏w遇高溫時(shí)，容易燃燒或爆炸。煤塵爆炸的條件煤塵爆炸必須同時(shí)具備以下3個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性，且 煤塵必須浮游在空氣中，并達(dá)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(gè)條件都不可能造成煤塵爆炸。煤塵爆炸是煤塵氧化、熱化過(guò)程中產(chǎn)生可燃?xì)怏w遇高溫后 發(fā)生的劇烈反應(yīng)。但是

2、有的煤塵受熱后，產(chǎn)生很少的可燃?xì)怏w，不能 使煤塵爆炸。所以煤塵分為有爆炸性煤塵和無(wú)爆炸性煤塵。煤塵有無(wú) 爆炸性要經(jīng)過(guò)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?xì)怏w，創(chuàng)造了爆炸的條 件。然而煤塵在熱化與氧化過(guò)程中，只有反應(yīng)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(wú)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(guó) 煤塵爆炸的引爆溫度為6101050C。此外，空氣中氧濃度對(duì)煤塵爆炸也有很大影響。氧濃度高時(shí)，點(diǎn) 燃溫度降低，反之要高一些。當(dāng)空氣中氧氣濃度低于18%時(shí)，單獨(dú)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(lèi)似的特點(diǎn)。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?fù)?jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，煤塵爆炸火焰溫度達(dá)16001900笆。煤塵爆炸時(shí) 釋放出的熱量，按理論計(jì)算可使爆炸時(shí)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(kāi)始被點(diǎn)燃時(shí)，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(shí)間的延長(zhǎng)，沖擊波的速度加速。據(jù)計(jì)算，爆炸沖擊波的傳播速度可達(dá)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(shí)甚至高達(dá)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(qiáng);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(shí)驗(yàn)說(shuō)明，當(dāng)灰分在20%以下

5、時(shí)，對(duì)煤塵爆炸性影響較小， 只有超過(guò)30%40%時(shí)，才會(huì)顯著減弱煤塵爆炸性。煤的水分。煤中水分對(duì)塵粒起粘結(jié)作用，水分高時(shí)，能增 大顆粒粒徑而降低飛揚(yáng)能力，同時(shí)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(duì)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(guò)細(xì)的塵粒在空氣中很快氧化成灰燼所致。甲烷的影響。當(dāng)空氣中存在甲烷時(shí)，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(diǎn)

6、燃煤塵，煤塵初始爆炸強(qiáng)度也越大;溫度越低，能量越小，越難以 點(diǎn)燃煤塵，即使能引起爆炸，初始強(qiáng)度也小?？諝庵械难鹾?。氧氣的含量變化將改變煤塵的點(diǎn)燃溫度。 實(shí)驗(yàn)證實(shí)，空氣中氧含量增加，煤塵點(diǎn)燃溫度下降;氧含量降低;煤塵 點(diǎn)燃溫度升高；當(dāng)氧含量低于18%時(shí)，單獨(dú)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(yáng)的技術(shù)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(guān)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(yù)先濕潤(rùn)煤體，減少開(kāi)采 時(shí)產(chǎn)生的煤塵，降塵率可達(dá)60%90%；濕式打眼。在工作面使用電鉆或風(fēng)鉆打眼時(shí)，將壓力水經(jīng)

7、過(guò)釬桿中央的水孔送到炮眼底部，將煤粉濕潤(rùn)后從炮眼中沖洗出來(lái)， 從而達(dá)到降塵的目的。水炮泥。采掘工作面放炮時(shí)，炮眼中必須裝填特制的裝滿(mǎn) 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(dá)80%，減少炮煙70%。通風(fēng)除塵。給工作空間供給足夠的風(fēng)量，用清潔的風(fēng)流不 斷稀釋和排出空氣中的粉塵以確保作業(yè)場(chǎng)所的清潔。通風(fēng)除塵效果與 風(fēng)速的大小有關(guān)，假設(shè)風(fēng)速小(小于0.15m/s)不能把粉塵及時(shí)排出， 風(fēng)速過(guò)大(大于4m/s)可能造成粉塵的二次飛揚(yáng)，這兩種狀況可造 成工作面的粉塵濃度增加。一般認(rèn)為最優(yōu)排塵風(fēng)速為23m/s。噴霧灑水。噴霧灑水是將壓力水通過(guò)特制的噴嘴噴出，使

8、水流霧化成細(xì)小的水滴散布在空氣中，與浮塵的塵粒相碰撞，使其濕 潤(rùn)下沉，防止飛揚(yáng)。沖洗煤塵。沿容易沉積煤塵的工作面、回風(fēng)巷道等，由里 向外逐步?jīng)_洗巷道兩幫、頂部、底部直到整個(gè)工作面，使煤塵充分濕 潤(rùn)，無(wú)法揚(yáng)起。并將沖洗下來(lái)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(chǔ)。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(jī)械摩擦火花四種，針對(duì) 這四種火源應(yīng)采用如下措施：嚴(yán)禁攜帶煙草和點(diǎn)火工具下井;井口房、瓦斯抽放站及通風(fēng) 機(jī)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(kāi)礦燈;必須進(jìn)行焊接，應(yīng)嚴(yán)格審批手續(xù)，并遵守規(guī)程有關(guān)規(guī)定。在有煤塵爆炸危險(xiǎn)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(shí)必須遵守有關(guān)規(guī)定。井下使用的機(jī)械和電氣設(shè)備，必須符合規(guī)程的要求; 電氣設(shè)備的防爆性能處于完好狀態(tài)，并常常檢查與維護(hù)。機(jī)械摩擦火花引燃煤塵的問(wèn)題，將隨著機(jī)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(diǎn)燃性能，以防引燃煤塵。防止災(zāi)害擴(kuò)展的措施限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)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(kuò)展的措施，稱(chēng)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(shè)置于巷道之中。煤塵爆炸時(shí)， 沖擊波吹翻巖粉棚，造成粉塵飛揚(yáng)，形成一段深厚的巖粉云，截住爆 炸火焰，以達(dá)防止爆炸蔓延擴(kuò)展的目的。巖粉棚原料為石灰?guī)r、白云石、頁(yè)巖和石膏等。巖粉中的可燃物 含量應(yīng)小于5%，游離二氧化硅的含量不超過(guò)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(guān)，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(kāi)。 巖粉受潮不易飛揚(yáng)時(shí)必須改換，落入的煤塵要