瓦斯煤尘爆炸

2024-10-08

瓦斯煤尘爆炸（共9篇）

瓦斯煤尘爆炸篇1

1 判断煤矿的不安全程度

1.1 由瓦斯引发爆炸事故的可能性

根据《煤矿安全规程》第一百六十八条的规定, 各工作面和各回风巷的瓦斯浓度均不能超过。根据附表2中的监测数据统计各工作面和各回风巷瓦斯浓度超标次数, 为25次, 即由瓦斯引起的出现不安全事件的频数为25, 该频数与总监测次数 (540) 之比为。

1.2 由煤尘引发爆炸事故的可能性

一般情况下煤尘的爆炸浓度为, 而当矿井空气中瓦斯浓度增加时, 会使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于时, 煤尘爆炸下限浓度见表1:

利用表1及Matlab插值, 可得瓦斯浓度从0开始每增大0.01所对应的煤尘爆炸下限浓度的值。筛选各观测点瓦斯浓度的上限和下限, 利用插值求出相应的煤尘爆炸下限浓度, 见表2:

对比表2各观测点的煤尘浓度与相应的煤尘爆炸下限浓度可得, 煤尘浓度远远小于其爆炸下限浓度, 故该矿井的煤尘不会引发爆炸事故。

2 确定煤矿所需要的最佳通风量

根据煤矿开采工作中的实际情况以及《煤矿安全规程》的实际要求, 确定煤矿所需要的最佳 (总) 通风量, 以及两个采煤工作面所需要的风量和局部通风机的额定风量 (所谓最佳通风量是指在保证各工作面和回风巷瓦斯浓度与煤尘浓度都不超标的情况下, 寻求矿井的最小通风量, 形成一个优化问题, 目标是总的通风量最小) 。具体实现过程如下:

设为总进风巷的风速, 为采煤工作面Ⅱ进风巷的风速, 为通往采煤工作面Ⅰ进风巷及掘进巷的风速, 为采煤工作面Ⅰ进风巷的风速, 为掘进巷 (的一个分支) 的风速, 为局部通风机的风速。主巷道断面大约为, 其他各采煤区的进风巷、回风巷和掘进巷的断面大约为, 掘进巷道中的风筒直径为。针对上述变量建立非线性规划模型, 具体建立过程如下:

(1) 设定函数:要想求出最佳总进风量, 只需要在满足各项限制条件的前提下, 求出总进风量的最小值即可。

(2) 风量守恒原则:煤矿利用两个可控风门调节各采煤工作面的风量, 通过一个局部通风机和风筒实现掘进巷的通风。

(3) 局部通风机的额定风量范围:掘进巷需要安装局部通风机, 其额定风量一般为。由此可得局部通风机的额定风速为。

(4) 各工作面的瓦斯浓度不超过第一问已鉴别出该矿属于“高瓦斯矿井”, 再根据《煤矿安全规程》第一百六十八条的规定, 该矿各矿井的瓦斯体积百分比均应小于。设分别为采煤工作面Ⅱ、采煤工作面Ⅰ和掘进工作面的瓦斯绝对涌出量。

3 优化与改进

本文运用插值、拟合等数学方法成功地建立了煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制的数学模型。该模型可以通过观测风速的变化, 得到煤矿瓦斯和煤尘的浓度变化, 从而对煤矿的安全情况做出合理的监控和预测, 确保煤矿生产的安全进行, 对于煤矿的管理工作具有重大的现实意义。

3.1 但由于题中所给数据有限, 易使模型出现以下缺点

(1) 当温度, 压强, 含氧量波动范围较大时, 该模型不再适用。导致该模型在更大范围内适用性较差。

(2) 在本文建立的模型中风速是影响瓦斯和煤尘浓度的主要因素, 本文在处理风速时在一定范围视其为定值, 而在实际生产中风速是不断变化的。

(3) 实际中, 井巷可能会出现漏风现象, 本文为了便于建模, 忽略了这一点。

3.2 模型改进

(1) 在本文模型的基础上, 建立除瓦斯和煤尘浓度之外的其它因素对矿井安全影响的模型, 实现煤矿安全综合分析, 从而在实际生产中具有更强的指导性和预测性。

(2) 考虑到巷道可能出现漏风的情况, 实际通风量应比模型求出的通风量要大, 提高安全性。

摘要：煤矿安全生产是我国目前亟待解决的问题之一, 做好井下瓦斯和煤尘的监测与控制是实现安全生产的关键环节。做好煤矿井下瓦斯和煤尘的监测与控制是保证煤矿安全生产的关键所在。

关键词：瓦斯,煤尘,爆炸事故,浓度

参考文献

[1]孔令标, 侯运炳.基于Arc/Info的矿井风网解算方法研究[J].矿冶工程, 2003, (3) .

[2]黄光球, 陆秋琴, 郑彦全.基于回路阻力闭合差最优分配的通风网络解算方法[J].系统工程理论与实践, 2006, (10) .

瓦斯煤尘爆炸篇2

1事故特征

a)瓦斯事故主要有瓦斯窒息、瓦斯爆炸、瓦斯、煤尘爆炸。

b)事故多发生采空区、采掘工作面、主要运输大巷、回风巷中。

c)瓦斯、煤尘爆炸事故没有季节性，一旦发生爆炸，会造成巨大的财产损失和人员伤亡。

d)瓦斯、煤尘爆炸发生前的的征兆为：

感觉到附近空气有颤动的现象发生，有时还发出咝咝的空气流动声，这可能是爆炸前爆源要吸入大量氧气所致，这就是与其爆炸前的预兆。

应急组织与职责

a)应急自救组织形式及人员构成情况：

基层单位应急自救组织以班组为单位，由全班组人员组成。应急自救组织组长由班组长担任，成员为全全体班组人员组成。

b)应急自救组织机构、人员的具体职责：

（1）应急自救组织组长职责

①负责察看事故性质、范围和发生原因等情况，并快速报告给调度室。

②带领全班组人员，开展自救、互救工作。

（2）应急自救组织成员职责

①在班组长的带领下开展自救、互救工作。

②尽可能采取措施减少事故扩大，减小人员伤亡。

应急处置

a)事故应急处置程序。

现场发生事故后，现场人员必须立即撤退并向矿调度室汇报。

b)现场应急处置措施:

1、瓦斯、煤尘爆炸事故发生后现场人员的处理程序

一旦发生爆炸事故，人会感到空气剧烈震动，有急速流动声或巨响，此时：

(1)要立即背向空气颤动方向，俯卧倒地，面部贴在地面，闭住气，暂停呼吸，用毛巾捂住口鼻，用衣服盖住身体，减少身体暴露面积。附近有躲避硐时，可立即进入躲避硐内以降低爆炸冲击波对人身的直接冲击。

(2)保持冷静，尽快判明发生爆炸的地点、影响范围、爆炸性质、危害程度等情况，并立即汇报矿调度室。

(3)设法向可能受灾变影响区域的人员发出警报通知。

(4)在保证自身安全的前提下，没有受伤的人员应积极救助灾区受伤人员。

(5)在爆炸地点附近人员应在老工人、班组长或瓦检员的带领下，有组织地撤退。事故地点进风侧的人员，应迎着风流撤退；在事故地点回风侧的人员，应立即戴好自救器，设法通过其它通道，尽快进入进风侧或新鲜风流中，通过火烟区时不要飞跑和急促呼吸，应稳步走出危险区。

(6)若因巷道冒顶无法通行，或在自救器有效时间（40min）内不能到达安全地带时，可利用避难硐室或在独头巷道、两风门之间等处用风筒、木板等构筑临时避难所，进行避灾。

(7)若避灾地点有压风管，应将阀门打开以提供氧气。避灾时应将衣服，矿灯等物挂于明显位置，以便于救护人员发现。

(8)在临时避难硐室避难人员，应保持平静，静卧等待营救，以减少不必要的体力消耗。注意节省水、电和氧气消耗，硐内只留一盏灯，其余全部熄灭，并经常性、有规律敲击管路、铁具或石块，发出呼救信号。

（9）若人员被堵在独头斜巷时，不可走向顶部，以防顶部积聚的瓦斯造成窒息。

（10）井下发生瓦斯、煤尘爆炸及瓦斯、煤尘爆炸时的避灾路线：

a.掘进头输巷进石门东大巷副巷井底大车场斜井地面

b.掘进头提升下山集中提升下山斜井地面

c）事故报告的基本要求和内容：

报告事故时必须说明事故的地点、性质、严重程度、受威胁的人员数、可能影响的范围是否扩大等。

d)报警电话：

调度室：

瓦斯煤尘爆炸篇3

FLUENT是专门用于计算流体流动和传热问题的软件,笔者借助FLUENT流场模拟软件对瓦斯爆炸诱导不同量沉积煤尘爆炸的过程进行数值模拟,分析瓦斯爆炸在到达煤尘铺设位置之前的瓦斯爆炸火焰、压力波传播情况,以及在传播至沉积煤尘区时的诱导扬尘、点火的作用机理。

1 爆炸模型

以中煤科工集团重庆研究院大型试验巷道为基础建立物理模型,该巷道全长896 m,可供爆炸试验的主巷道长710 m,断面面积7.2 m2。该试验巷道在爆炸起始端可以利用塑料薄膜封闭不同体积的瓦斯气体,瓦斯气体被引爆后通过爆炸压力冲破塑料薄膜沿巷道传播,卷扬起沉积煤尘参与爆炸[3]。数学模型中连续相模型采用基于总能的RNG湍流模型,燃烧模型采用多步燃烧反应模型,采用颗粒相模型对煤尘进行直接模拟,相关工作参阅文献[7]。

根据瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸已有的研究成果,对瓦斯爆炸诱导不同量沉积煤尘参与爆炸的情况进行数值模拟,分析瓦斯爆炸对不同量沉积煤尘的作用机理。数值模拟工况如表1所示。

2 瓦斯爆炸诱导煤尘爆炸过程分析

2.1 瓦斯爆炸传播两波三区结构分析

冲击波和火焰是巷道内瓦斯煤尘爆炸的基本特征,在瓦斯被点爆后,其点火源高温区火焰阵面先以圆状形式向外扩展,在接触到巷道壁面后发生壁面反射、叠加,经过壁面区一连串的作用过程后火焰阵面最终以平面的形式向巷道出口端传播。

在瓦斯起爆之后某时刻其爆炸压力和爆炸温度发展变化情况如图1所示。在这一时刻,瓦斯爆炸所产生的冲击波及火焰还没有到达煤尘铺设区,冲击波阵面和火焰阵面以不同的传播速度向出口段传播。

从图1中可以看出,在传播过程中,前导冲击波阵面明显快于火焰阵面,造成两波(冲击波阵面和火焰阵面)三区(冲击波前无扰区、火焰后区和波后预热中间区)结构[8],其中,冲击波前无扰区内气体处于无扰动状态,压力和温度均处于初始状态;在波后预热区,前导冲击波已通过该区域,但后续火焰面并未到达,可燃气体处于波后“预热”状态;火焰后区为后续火焰阵面已经通过的区域,该区域内气体的温度和压力均已经达到燃烧后状态,并随着传播过程的不断进行,波后预热中间区会逐渐变大。

瓦斯爆炸在未到达煤尘铺设段间某时刻爆炸压力和温度沿巷道变化曲线见图2,可以看出,压力曲线扰动前端在空间上是一个强间断的冲击波阵面;而温度升至最高端的区域为火焰阵面。前导冲击波通过后,致使可燃气体温度升高(约为700 K),最前部分高温区为火焰阵面经过区域(该处温度约为2 588 K);而压力峰值可在冲击波前端获得(最大压力约为0.9 MPa),冲击波过后区域的燃烧产物气压约为0.35 MPa。

2.2 瓦斯爆炸诱导煤尘爆炸过程分析

瓦斯爆炸后形成了两波三区结构,当前导冲击波传播至沉积煤尘铺设区域时,由于近壁区流体有较大的速度梯度,一旦沉积煤尘颗粒受到的扬升动力大于所需的最小动力,则煤尘颗粒被飞扬起来。飞扬的煤尘颗粒在冲击波及波后气体的作用下沿各自不同的轨迹运动,并在飞扬过程中会相互碰撞,使得煤尘颗粒在爆炸压力作用下处于紊流状态,逐步形成煤尘云。

爆炸冲击波过后,其波后气体的温度和压力会迅速升高,使达到爆炸浓度煤尘云的煤尘颗粒迅速受热氧化并释放出可燃气体,当温度升高到能够点燃煤尘云时,就会使煤尘云参与爆炸。当紧随前导冲击波之后传播过来的瓦斯爆炸火焰遇到受热氧化的煤尘云时,也会点燃煤尘云,形成瓦斯煤尘混合爆炸[9]。

3 不同煤尘量条件下瓦斯爆炸诱导规律分析

3.1 瓦斯爆炸诱导沉积煤尘方式

数值模拟结果显示,当煤尘量较少时,火焰沿铺有煤尘的巷道向前迅速传播,并且分区段形成高温燃烧团,后面紧紧跟着预混火焰燃烧,如图3(a)所示;当煤尘量进一步增多时,火焰前沿从沿煤尘区的“长线型”逐渐收缩、熄灭,与煤尘量较少时的燃烧情况相比出现沉积煤尘燃烧的滞后性,如图3(b)所示。

文献[10]据模拟结果提出了2种不同瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸的作用模式:沉积煤尘扬尘爆炸模式和沉积煤尘火焰燃烧模式,并且指出这种模式成因也正在于煤尘云不同的点燃机理(瓦斯爆炸预混火焰致使煤尘点火和沉积煤尘扬起的颗粒自发点火)所起主导作用所致。

不同煤尘量的温度沿巷道分布见图4,可以看出,当煤尘量较少时(如图4(a)所示),在巷道 65～140 m 内的温度离散分布于500～2 200 K,即该段巷道燃烧不均匀,对应于图3(a)中的火焰形式。当放置煤尘量逐渐增多时(如图4(d)所示),燃烧区域长度逐渐缩短(62～80 m),对应于图3(b)的燃烧形式。

冲击波通过煤尘区后,单颗粒在气流边界层的湍流等因素作用下扬起,而当颗粒发生燃烧后,其释放的热量能够迅速地改变当前外部气流的运动形态,湍流作用更强。考虑到具有适当颗粒群粒度的粉尘云才具有宏观燃烧的可能性,在煤尘量较少时,煤尘颗粒在冲击波及波后暴风作用下上扬,煤尘颗粒在受热后迅速氧化分解,达到一定温度后开始燃烧,火焰形状在高湍流作用下进一步扭曲、变形,未完全燃烧的颗粒也在湍流的迁移作用下继续飞扬,燃烧进一步发展,即颗粒燃烧从沉积煤尘区向外扩展,直至充满整个巷道。而在煤尘量较多时,在冲击波及波后暴风的作用下,更多的沉积煤尘被扬起,扬起的煤尘也存在氧化分解,但由于煤尘量较大,没有使温度迅速升高至煤尘燃烧温度,仅在扬起后的后续边界层的作用下继续飞扬。当后续火焰阵面到达后,点燃扬起的煤尘并使其参与爆炸。

3.2 瓦斯煤尘爆炸传播规律

通过数值模拟得到51.2 kg和132.0 kg沉积煤尘爆炸冲击波传播速度和火焰传播速度沿爆炸作用时间的变化规律见图5～6,并与无煤尘分布的纯瓦斯爆炸传播规律进行了对比。

1) 冲击波传播规律分析。

从图5可以看出,不同总量沉积煤尘在瓦斯爆炸诱导下爆炸,其冲击波传播速度有很大区别。其中,在未铺设沉积煤尘仅是纯瓦斯爆炸的情况下,随着爆炸反应的进行,瓦斯气体逐渐反应殆尽,冲击波传播速度逐渐降低;沉积煤尘总量较多时,由于扬尘后不间断的煤尘参与爆炸,冲击波传播速度有逐渐增大的趋势;而沉积煤尘总量较少时,在通过煤尘区时剧烈加速,沉积煤尘被扬起,充分参与爆炸反应,在通过后又缓慢下降至瓦斯爆炸水平。

2) 火焰面传播规律分析。

从图6可以看出,沉积煤尘总量较少时,在煤尘分布区火焰传播速度较大,约为750 m/s,在通过煤尘铺设区域后又迅速下降,约为200 m/s,比此时纯瓦斯爆炸火焰传播速度略大;而在沉积煤尘总量较多时,火焰传播速度变化规律与纯瓦斯爆炸火焰传播速度变化规律基本一致,即随着爆炸反应的进行,火焰传播速度逐渐减小。

由图5～6可以看出,煤尘量的多少对爆炸后的冲击波和火焰的传播规律有明显影响。在铺设煤尘总量较少时,前导冲击波能够充分地将沉积煤尘扬起形成煤尘云,煤尘云能够迅速氧化甚至被点燃参与爆炸过程,此时,认为火焰已传播至煤尘云扬起的位置,瓦斯爆炸火焰相对滞后;而在铺设煤尘总量较多时,前导冲击波扬起大量煤尘,虽然煤尘在悬浮状态下受热也要进行氧化,但由于煤尘量较多,吸收了大量的热量,没有能够诱发燃烧,只有当瓦斯爆炸火焰传播到此处时,点燃悬浮的煤尘云,才会形成混合爆炸的状态,并一同向前传播。

4 结论

1) 由于瓦斯爆炸以两波三区的结构沿巷道方向传播,在传播至煤尘区的过程中,前导冲击波会发生诱导煤尘扬起的现象。在煤尘量较少时,扬起的煤尘云颗粒受热氧化后会直接被点燃,形成煤尘云爆炸;而在煤尘量较多时,则是因为后续高温瓦斯爆炸火焰点燃煤尘云,发生瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸。

2) 随着煤尘参与爆炸的量的递增,火焰形状前沿从沿煤尘区的“长线型”逐渐收缩、熄灭,与煤尘量较少时的燃烧情况相比出现沉积煤尘燃烧的滞后性。根据铺设煤尘量的不同,可将瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸归纳为扬尘爆炸模式和火焰燃烧模式,两者在冲击波与火焰传播规律方面具有明显的差异。

参考文献

[1]司荣军,王春秋,张延松,等.瓦斯煤尘爆炸传播研究综述及展望[J].矿业安全与环保,2007,34(1):67-69.

[2]费国云.独头巷道中瓦斯爆炸引爆沉积煤尘的试验[J].矿业安全与环保,1997,24(4):16-19.

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[5]胡双启,尉存娟,谭迎新.管道内瓦斯爆炸引起沉积煤粉尘二次爆炸的实验研究[J].应用基础与工程科学学报,2010,18(6):895-899.

[6]景国勋,杨书召.煤尘爆炸传播特性实验研究[J].煤炭学报,2010,35(4):605-608.

[7]李润之.瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸的数值模拟[J].爆炸与冲击,2010,30(5):529-534.

[8]赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京:北京理工大学出版社,1996.

[9]李润之.瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸研究[D].重庆:煤炭科学研究总院重庆研究院,2007.

煤尘爆炸防治措施篇4

预防煤尘爆炸的技术措施主要包括减、降尘措施，防止煤尘引燃措施及隔绝煤尘爆炸措施等三个方面。

（一）减、降尘措施

减、降尘措施是指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。为达到这一目的，我矿采取了以煤层注水为主的多种防尘手段，1、煤层注水

煤层注水是采煤工作面最重要的防尘措施之一，在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。

（二）防止煤尘引燃的措施

防止煤层引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施大体相同，对一切非生产必须得热源，要坚决禁绝。生产中可能发热的热源，必须严加管理和控制，防止它的发生或限制其引燃瓦斯的能力。引燃瓦斯的火源有明火、放炮、电火及摩擦火花四种。针对这四种火源，应采取下列预防措施：

1、严禁携带烟草和点火物品下井。井口房、通风机房附近20米。不得有烟火或用火炉取暖；井下和井口房内不得从事电焊、气焊、喷灯焊接工作，如果必须在井下主要硐室、主要进风巷和井口房内进行电焊、气焊、和喷灯焊接等工作，要制定安全措施和审批手续，并遵守《规程》规定；矿灯应完好，否则不得发出，应爱护矿灯，严禁拆开、敲打、撞击；严格管理井下火区。

2、采掘工作面都必须使用取得产品许可证的煤矿许用炸药和煤矿许用雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130毫秒。打眼、装药、封泥和放炮都必须符合《规程》规定。

3、井下使用的电气设备和机械、供电网络都必须符合《规程》规定。井下不得带电检修、搬迁电气设备（包括电缆和电线）；井下防爆电气设备的运行、维护和修理工作，必须符合防爆性能的各项技术要求。防爆性能受到破坏的电器设备，应立即处理或更换，不得继续使用；井下供电应做到：无“鸡爪子”，“羊尾巴”、无明接头；有过电流和漏电保护，有螺栓和弹簧垫，有密封圈和档板，有接地装置，电缆悬挂整齐、防护装置全，绝缘用具全，图纸资料全；坚持使用检漏断电器、煤电钻综合保护和局部通风机风电闭锁装置。

4、防止机械摩擦火花引燃煤尘，瓦斯爆炸往往也会引起煤尘爆炸。此外煤尘在特别干燥的条件下可产生静电，放电时产生的火花也能自身引爆。所以要定期对井下巷道进行冲刷灭尘。

（三）隔绝煤尘爆炸的措施

防止煤尘爆炸危害，除采取防尘措施外，还应采取降低爆炸威力、隔绝爆炸范围的措施。

1、清除落尘，防止沉积煤尘参与爆炸可有效的降低爆炸威力，使爆炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭。

2、撒布岩粉

撒布岩粉是指定期在井下某些巷道内撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。

撒布岩粉时要求把巷道的顶、帮、底及背板后侧暴露处都用沿粉覆盖；煤尘和岩粉的混合煤尘，不燃物含量不得低于80%；撒布沿粉巷道的长度不小于300米，如果巷道长度小于300米时全部巷道都应撒布岩粉。对巷道中的煤尘和岩粉的混合物粉尘，每3个月至少化验1次，如果可燃物含量超过规定含量时，应重新撒布。

3、设置水棚

水棚包括水袋棚和水槽棚两种，设置应符合以下基本要求：（1）主要隔爆棚应采用水袋式，分为主要和负责两种。（2）水棚组应设置在巷道的直线段内，其用水量按巷道断面计算，主要隔爆棚组的用水量不少于400L/m2，辅助水棚组不小于200L/m2

（3）相邻水棚组中心距为0.5米—1.0米，主要水棚组总长度不小于30米，辅助水棚组不小于20米。

（4）首列水棚组距工作面的距离，必需保持在60m米—200米范围内

（5）水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1米，其底部距轨面不小于1.8米（6）水内如混入煤尘量超过5%时，应立即换水。

4、设置盐粉棚

岩粉棚分轻型和重型两类。岩粉棚的设置应遵守以下规定：（1）按巷道断面计算，主要岩粉棚的盐粉量不得少于400kg/m2，辅助岩粉棚不得少于200kg/m2

（2）轻型岩粉棚的排间距1.0m—2.0m，重型为1.2m—3.0m（3）岩粉棚的平台与侧帮立柱的空隙不小于50mm，岩粉表面与顶梁的空隙不小于100mm，岩粉板距轨面不小于1.8m（4）岩粉棚距可能发生煤尘爆炸的地点不得小于60m，也不得大于300m（5）岩粉板与台版及支撑板之间，严禁用钉固定，以利于煤尘爆炸时岩粉板有效的落地。

浅谈煤尘爆炸的预防措施篇5

1、形成高温、高压、冲击波煤尘

爆炸火焰温度为1600-1900℃, 爆源的温度达到2000℃以上, 这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。

在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736KPa, 但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。爆炸过程中如遇障碍物, 压力将进一步增加, 尤其是连续爆炸时, 后一欠爆炸的理论压力将是前一次的5-7倍。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/s, 冲击波速度为2340m/s。

2、煤尘爆炸具有连续性。

由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速, 能将巷道中落尘扬起, 甚至使煤体破碎形成新的煤尘, 导致新的爆炸, 有时可如此反复多次, 形成连续爆炸, 这是煤尘爆炸的重要特征。

3、煤尘爆炸的感应期。

煤尘爆炸有一个感应期, 即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验, 煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量, 一般为40%-280ms, 挥发分越高, 感应期越短。

4、挥发分减少或形成“粘焦”煤

尘爆炸时, 参与反应的挥发分约占煤尘挥分含量的40%-70%, 致使煤尘挥发分减少, 根据这一特征, 可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。对于气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘, 一旦发生爆炸, 一部分煤尘会被焦化, 粘结在一起, 沉积于支架的巷道壁上, 形成煤尘爆炸所特有的产物——焦炭皮渣或粘块, 统称“粘焦”“粘焦”也是判断井下发生爆炸事故时是否有煤尘参与的重要标志。

4、产生大量的CO煤尘爆炸时产生的CO, 在灾区气体中浓度可达2%-3%, 甚至高达到8%左右, 爆炸事故中受害者的大多数 (70%-80%) 是由于CO中毒造成的。

二、预防煤尘爆炸的措施

根据《煤矿安全规程》中预防煤尘爆炸的有关规定, 预防煤尘爆炸可采取防尘、防止煤尘引燃和限制爆炸范围等措施。

1、防尘措施

减少煤尘发生量和浮尘量是防尘措施中最积极的办法, 具体措施有通风除尘;消除落尘;湿式作业;密闭抽尘;喷雾洒水;个体防护;净化风流;煤层及采空区注水湿润煤体等。

2、防止煤尘引燃和爆炸措施

放炮产生的火源、电气火花、局部地点的火灾或沼气爆炸、金属摩擦热或碰撞火花等, 都可以引起煤尘爆炸事故。引起煤尘爆炸的常见原因有:

(1) 使用非煤矿安全炸药在煤层中放炮, 放炮的火焰把爆破后扬起的煤尘点燃引爆。

(2) 放炮时违章操作 (如不掏净炮眼内的煤粉、不填或少填炮泥、用炮纸和煤粉代替炮泥、放炮前不洒水等) , 出现明火, 将煤尘引爆。

(3) 不适当地使用毫秒雷管, 或在煤层中使用段发雷管, 使后起爆的炸药产生的火焰点燃先前起爆形成的高浓度煤尘和沼气。

(4) 在煤层中放连珠炮, 用多根放炮导线连续放炮。

(5) 在有煤尘沉积的地方放明炮, 或在煤仓中放炮处理堵仓。

(6) 倾斜井巷中跑车, 矿车和轨道的摩擦热或碰撞火花点燃被扬起的煤尘。

(7) 局部火灾或沼气爆炸点燃被扬起的煤尘等。

3、限制煤尘爆炸的技术措施

限制煤尘爆炸的主要技术措施是使已沉落在巷道周壁和支架上的煤尘失去爆炸性, 以及当局部发生煤尘爆炸后, 用事先准备好的手段, 将煤尘爆炸局限在较小的范围内, 阻止其继续传播和发展, 减少其造成的损失。

(1) 岩粉棚隔爆:岩粉棚是由安装在巷道中靠近顶板处的若干块木制岩粉台板组成, 每块台板上放置一定数量的不燃性岩粉。当出现煤尘爆炸时, 冲击波将岩粉台板震翻, 板上的岩粉弥漫巷道。由于岩粉大量吸热而隔断火焰, 阻止爆炸的传播。但岩粉必须是, 可燃物含量不超过5%;游离二氧化硅含量不超过5%;不含有毒有害物质;吸湿性差;色淡鲜明易辨认, 粒度小。我国常用粘土面岩、石灰石、石膏或白云石等加工破碎制成岩粉。岩粉粒度全部通过50号筛孔, 且其中至少有70%能通过200号筛孔。

岩粉棚上的岩粉量根据巷道净断面积计算, 主要巷道不低于400千克/平方米, 其它巷道不低于200千克/平方米。

(2) 岩粉带隔爆:在巷道撒布岩粉的作用是增加煤尘中的不燃性成分, 使通过岩粉带的爆炸性气体温度降低, 热量消失, 火焰熄灭而失去继续爆炸的能力, 但撒布岩粉的巷道总长度不得小于300米。撒布岩粉后, 应使煤尘与岩粉混合物中不燃物质的最低含量不低于80%。在巷道撒布岩粉时, 所有的顶、帮、底及背板后侧暴露处都应用岩粉覆盖。对巷道中煤尘和岩粉的混合粉尘, 每三个月至少化验1次。

(3) 水槽棚隔爆:水槽棚子是用具有一定强度的硬质易碎聚氯乙稀和聚氨脂泡沫制成。水槽内盛满水置于距顶板100~150毫米处。当井下发生爆炸时, 爆风压力将水槽崩翻并破碎, 水瞬间分散于巷道空间内, 形成水雾。水的比热较岩粉大5倍, 吸热效果好, 有利于消灭火焰, 而阻止煤尘爆炸火焰的传播。

水槽的形状为倒梯形, 容积规格有40升、70升、80升三种。

瓦斯煤尘爆炸篇6

郑州矿区位于河南省中西部, 是我国重要的产煤基地之一, 主采煤层均是山西组二1煤, 属三软不稳定煤层。受构造运动的影响, 二1煤煤体结构遭到严重破坏, 属于Ⅳ—Ⅴ构造煤, 同时, 变质程度也有一定的差别, 以致于矿区各煤田煤尘爆炸危险性系数不同。通过研究荥巩、登封、新密3个煤田的煤尘爆炸性, 可为矿区煤尘爆炸防治工作奠定基础。

1 煤尘爆炸的机理分析

研究表明:煤尘爆炸是由煤尘粒子表面与氧发生反应所引起的, 煤尘爆炸是介于气体爆炸和炸药爆炸二者中间的一种状态, 煤尘爆炸实质上是气体爆炸。煤是可燃物质, 由于煤尘的表面积增加, 受热时会吸收更多热量, 在较低温度时, 就能放出大量可燃气体聚集在煤尘的周围。如果这时氧化反应放出的热量能够有效地传播给附近的煤尘, 这些煤尘也就会迅速受热分解, 跟着燃烧起来。如果氧化生成的热量很快被周围的介质所吸收, 氧化反应就不能扩大, 也就不能发展成为爆炸。反之, 氧化反应就会越来越快, 温度也越来越高, 活化中心越来越多, 达到一定程度时, 便能发展成为剧烈的爆炸[4]。

2 郑州矿区煤尘爆炸性鉴定分析

勘探阶段对煤尘的爆炸性已有鉴定结果, 为了进一步掌握煤尘爆炸性特点, 生产中对矿区内3个煤田又进行了多次鉴定, 鉴定结果见表1。

为便于对比分析, 表1中列举了煤田中部分矿井数据进行比较。根据分析, 有以下特点: (1) 荥巩煤田水分和灰分在3个煤田中最高, 挥发分最低, 变质程度最高, 火焰长度为零, 煤尘无爆炸危险性。 (2) 登封煤田和新密煤田煤尘都有爆炸性, 其中, 新密煤田爆炸性较弱。煤质特点是新密煤田水分、灰分和挥发分均较低, 变质程度较高。

3 影响煤尘爆炸性因素分析

影响煤尘爆炸性因素较多, 包括内因和外因。其中, 外因有瓦斯浓度、空气含氧浓度及引爆热源温度等, 内因有煤的变质程度、煤质以及煤体结构等。以下主要阐述内因对煤尘爆炸性的影响。

3.1 煤尘爆炸性与煤种、灰分的关系

(1) 煤尘爆炸性与煤种的关系。煤尘爆炸性与煤种的关系, 实际上是爆炸性与煤的变质程度关系。荥巩煤田二1煤变质阶段为Ⅶ, 属高变质无烟煤 (WY-2) ;新密煤田以贫煤为主, 无烟煤次之, 变质阶段为Ⅵ、Ⅶ[5];登封煤田变质阶段为Ⅵ, 属贫煤 (PM) [6]。一般说来, 煤尘的可燃挥发分含量越高, 爆炸性越强, 即煤化作用程度低的煤, 其煤尘爆炸性强, 随煤化作用程度的增高爆炸性减弱。郑州矿区煤尘爆炸性也符合这一规律。

(2) 煤尘爆炸性与灰分的关系。研究表明, 灰分对煤尘爆炸性具有抑制作用, 灰分越大, 煤尘爆炸性越弱。另外, 煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发分有关。挥发分小于15%的煤尘, 灰分的影响比较显著, 如登封矿区新兴矿和金鑫矿, 两对矿井煤的挥发分相差不多, 灰分相差1倍, 灰分高的火焰长度明显小得多;当挥发分大于15%时, 灰分对煤尘的爆炸性几乎没有影响。

3.2 煤尘爆炸性与煤体结构的关系

煤体结构对煤尘爆炸的影响主要是:煤体破坏程度越严重, 煤的强度就越小, 开采时就越易碎裂产生煤尘, 极易引起爆炸。郑州矿区地处豫西, 二1煤为全层构造煤, 煤的坚固性系数一般小于0.2[7]。二1煤层均受到滑动构造的影响, 煤体结构遭到严重破坏。因此, 在其他条件相同或相似时, 破坏类型高的煤具有较强的爆炸性。煤的破坏程度也表现在煤的自然粒级, 自然粒级的大小又与产生的煤尘粒度有很大关系。煤尘粒度不同, 爆炸性也不同, 一般来说, 粒径1 mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸, 且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加, 75μm以下煤尘特别是30~75μm的煤尘爆炸性最强。

表2为郑州矿区登封、荥巩和新密3个煤田细粒级煤所占比例, 在小于0.5 mm粒级的煤中, 荥巩煤田最小, 其次是新密煤田, 登封煤田最大, 而且都远大于另外2个其他矿区煤的粒级, 说明研究区生产中更易产生细小煤尘, 增大了煤尘爆炸危险系数。事实上, 矿区内煤粒级分布特点也与煤尘爆炸性相一致。

注:据苏现波等, 1999年。

4 煤尘爆炸的防治措施

到目前为止, 郑煤集团公司生产中并未发生过煤尘爆炸事故。但根据测试结果分析知, 矿区内除荥巩煤田所属矿井无煤尘爆炸性外, 其他煤田均有爆炸性。为防范于未然, 生产中现对有煤尘爆炸矿井提出了明确要求, 取得了较好的效果。具体防治措施有: (1) 综合防尘安全措施。如洒水喷雾、湿式钻进、水炮泥爆破、个体防尘、积尘清运等。 (2) 防止火源引燃煤尘措施。如放炮火源、擦碰火源、电气火源和静电火源等。 (3) 隔爆安全技术措施。

5 结论

(1) 郑州矿区荥巩煤田无煤尘爆炸性, 登封煤田和新密煤田有煤尘爆炸性。

(2) 煤尘爆炸性主要受煤变质程度和破坏程度的影响, 变质程度越高, 爆炸性越小;破坏程度越高, 爆炸性越大。

(3) 煤矿生产中, 煤尘的产生难以避免, 但煤尘爆炸是可以控制的。通过采取综合防尘、阻燃、隔爆等技术措施, 可有效保障矿井安全生产。

摘要：为查明矿区煤尘爆炸危险性, 保障矿区的安全生产, 利用大管状煤尘爆炸性鉴定系统, 对郑州矿区煤尘爆炸性进行了试验研究。结果表明, 郑州矿区荥巩煤田无煤尘爆炸性, 登封、新密煤田有煤尘爆炸性。根据分析, 影响煤尘爆炸的主要原因是煤的变质程度、煤质以及煤体结构等因素。采取防尘隔爆等防治措施, 可以提高矿井的安全生产系数, 将煤尘爆炸的危险性降至最低。

关键词：煤尘爆炸,煤种,灰分,煤体结构

参考文献

[1]林柏泉, 常建华, 翟成.我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析[J].中国安全科学学报, 2006, 16 (5) :42-46.

[2]Sapko M J, Weiss E S, Cashdollar K L, et al.Experimental mine and laboratory dust explosion research at NIOSH[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2000, 13 (3) :229-242.

[3]浦以康, 胡山, 李可意.粉尘火焰加速现象的实验研究[J].爆炸与冲击, 1995, 15 (2) :97-106.

[4]孟祥伟.浅析煤中灰分对煤尘爆炸的影响[J].科技风, 2009 (12) :198.

[5]崔金池, 李占明, 赵定有.河南省新密煤田东部二1煤层煤质探析[J].价值工程, 2011, 30 (23) :37.

[6]刁良勋.荥巩煤田与登封煤田二1煤层瓦斯地质特征对比研究[J].煤炭工程, 2007 (7) :71-73.

煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制模型篇7

中国是世界上最大的煤炭生产国，随着国民经济的快速增长，煤炭的需求量不断增长。而煤矿安全生产是我国目前亟待解决的问题之一，瓦斯和煤尘是影响煤矿安全的主要因素，为了实现安全生产，我们必须对井下瓦斯和煤尘进行严格的监测与控制。

试验表明，一般情况下煤尘的爆炸浓度范围是30～2000g/m3，而当矿井空气中瓦斯浓度增加时，会使煤尘爆炸下限降低，其变化情况如附表1所示。

本文结合附表1的监测数据，我们要按照煤矿开采的实际情况来研究和解决下列问题：

(1)根据《煤矿安全规程》的分类标准，既计算瓦斯相对涌出量和瓦斯绝对涌出量的范围来鉴别该矿是属于“低瓦斯矿井”还是“高瓦斯矿井”。

(2)根据《煤矿安全规程》的规定，不同工作面和回风巷的甲烷传感器报警浓度，断电浓度，复电浓度和断电范围，并参照附表1瓦斯浓度与煤尘爆炸下限浓度关系，来判断该煤矿发生爆炸事故的可能性有多大？

(3)为了保障安全生产，利用两个可控风门调节各采煤工作面的风量，通过一个局部通风机和风筒实现掘进巷的通风。根据各井巷风量的分流情况、对各井巷中风速的要求，以及瓦斯和煤尘等因素的影响，确定该煤矿所需要的最佳（总）通风量，以及两个采煤工作面所需要的风量和局部通风机的额定风量（实际中，井巷可能会出现漏风现象）。

2 模型的分析

在模型建立时，首先要对瓦斯的绝对涌出量和相对涌出量作以了解。

瓦斯绝对涌出量：是指单位时间内涌入采掘空间的瓦斯量（单位：m3/min）。

瓦斯相对涌出量：是指矿井在正常生产情况下，月平均生产一吨煤所涌出的瓦斯量（单位：m3/t）。

要判断该矿井属于低瓦斯矿井，还是属于高瓦斯矿井。就要根据国家《煤矿安全规程》中对瓦斯防治的规定：低瓦斯矿井瓦斯相对涌出量小于等于10m3/t且绝对涌出量小于等于40m3/min；高瓦斯矿井中相对涌出量大于10m3/t或绝对涌出量大于40m3/min。因此将此问题可以转化为计算瓦斯相对涌出量和绝对涌出量，计算出各个工作面的瓦斯绝对涌出量，判断出该矿井的瓦斯绝对涌出量的值，通过瓦斯绝对涌出量来计算瓦斯相对涌出量，并与国家标准进行比较，判断此矿井是否是高瓦斯矿井问题。

通过对实际生产数据的分析可知不会出现煤尘爆炸的现象。所以在建立模型时，我们只考虑瓦斯爆炸的情况。通过判断瓦斯浓度来计算不安全程度的大小。

问题(3)是一个最优化模型问题，要求该矿井所需的最佳（总）通风量，以及工作面和局部通风机的额定风量。对于求最佳（总）通风量，就是说在保证瓦斯在安全范围内，要求风速尽可能的小。而风速和瓦斯浓度又存在着指数关系，从而找出最佳瓦斯浓度，根据数据和图示分析计算出总风量，继续分析各个局部的风速。

3 模型的建立与求解

问题(1)：通过上述的分析以及定义，我们建立了关于瓦斯相对涌出量和绝对涌出量的公式：

(1)绝对涌出量=（风速*横截面积*瓦斯体积比*60)

(2)相对涌出量=（绝对涌出量*一天的时间*工作天数）/月生产煤总量

由公式可计算出各个工作面的瓦斯绝对涌出量如下：

工作面Ⅰ绝对涌出平均值Q1=3.794547m3/min，工作面Ⅱ绝对涌出平均值Q2=4.402101m3/min，掘进工作面绝对涌出平均值Q3=0.012339m3/min，回风巷Ⅰ绝对涌出平均值Q4=3.655376m3/min，回风巷Ⅱ绝对涌出平均值Q5=4.6948m3/min总回风巷绝对涌出平均值Q=9.75358m3/min。

注意：该矿井的瓦斯绝对涌出平均值是指总回风巷的瓦斯绝对涌出平均值，因为所有工作面的瓦斯量都会通过总回风巷流出。所以该矿井的瓦斯绝对涌出平均值为：Q=9.75358m3/min;

由矿井的瓦斯相对涌出量的计算公式可计算出该矿井的瓦斯相对涌出量：该矿井的瓦斯相对涌出平均值为：q=23.196404641m3/t;

问题(2)：因为我们判断该矿井为高瓦斯矿井，即采煤工作面Ⅰ与采煤工作面Ⅱ瓦斯浓度不应超过1.0%，回风巷Ⅰ与回风巷Ⅱ及掘进工作面的瓦斯浓度都不应超过1.0%。

因为该矿井的爆炸可能是由瓦斯爆炸和煤尘爆炸两方面引起的，而且瓦斯的浓度又影响煤尘爆炸下限，但是根据提供的数据及附件2的内容可知煤尘爆炸的可能性为0。因此考虑煤矿爆炸可能性只与瓦斯爆炸可能性有关。而引起瓦斯爆炸的条件中引火温度和氧气浓度是客观满足的，于是，只要瓦斯浓度达到爆炸条件将必引起爆炸。所以，我们用瓦斯浓度来刻画爆炸可能性程度。

我们可以根据层次分析法对各个瓦斯浓度阶段进行爆炸可能性评估，即可得下表2。

根据附表2中的工作面Ⅰ、掘进工作面、回风巷Ⅰ、总回风巷中的瓦斯浓度及上表可知工作面Ⅰ、掘进工作面、回风巷Ⅰ、总回风巷他们的不安全程度为0。

所以不安全程度计算公式为：（A*1+B*50%+C*35%+D*10%+F*5%)/N

A为一个月瓦斯浓度大于1.0%的个数，B为一个月瓦斯浓度在0.95%～1.0%的个数，C为一个月瓦斯浓度在0.90%～0.95%的个数，D为一个月瓦斯浓度在0.85%～0.90%的个数为一个月内测量瓦斯浓度总次数，F为一个月瓦斯浓度在0.80%～0.85%的个数，N为一个月内测量瓦斯浓度总次数；

所以，工作面Ⅱ的不安全程度为22.94%，回风巷Ⅱ的不安全程度为41.89%，由此看来工作面Ⅱ的不安全程度为22.94%，相对比较安全。而回风巷Ⅱ的不安全程度为41.89%，不安全系数较大，要加强防治。

问题(3)：通过分析所给信息，我们可以看出当瓦斯浓度升高到最大值1.0%时，煤尘爆炸下限浓度为（15g/m3～25g/m3），但是在一个月内，煤尘的最大浓度不超过10g/m3，所以在建立模型时将不再考虑风速和煤尘的关系。我们分析了数表（2）风速和瓦斯之间的关系，通过MATLAB拟合出了风速和瓦斯浓度之间的指数关系式为C=0.6032+467.3996*e-3.5877v，从关系表达式可知，当瓦斯浓度达到0.6032%时，再提高风速，将对瓦斯的浓度没有明显的影响。因而可将0.6032%定为瓦斯的最安全浓度，在此条件下计算出的总通风量为最安全和最佳总通风量。因而可建立模型：

瓦斯流入量=瓦斯流出量

即掘进工作面的平均瓦斯流出量+回风巷Ⅰ的平均瓦斯流入量+回风巷Ⅱ的平均瓦斯流入量

=总回风巷瓦斯的平均流出量

掘进工作面瓦斯浓度的均值*速度(v)*横截面积(s)*时间(t)+回风巷Ⅰ瓦斯浓度的均值*速度(v)*横截面积(s)*时间(t)+回风巷Ⅱ*速度(v)*横截面积(s)*时间(t)=总回风巷的速度(v)*0.6032*横截面积*时间(t)

得出V=5.63m/s;

即而得出最优通风量=5.63*24*3600*5=2432160m3/每天。

对于各个工作面与各个回风巷的最佳风速可建立模型为：

瓦斯均值*速度均值=V*0.6032

利用模型可计算出采煤工作I的最佳风速为V=2.623854采煤工作面II的最佳风速V=3.041033;

回风巷II的最佳风速V=3.243474；掘进工作面的最佳风速V=0.85317。

平均风速与最优风速如下表3。

因此可得到增加值与额定风量的关系：

回风巷I风量的增加值+回风巷II风量的增加值+局部通风机额定风量=总回风巷风量的增加值

(2.527806-2.107333)*4+(3.243474-2.120444)*4+局部通风机额定风量=(5.63-5.196444)*5

局部通风机额定风量为：4.0062m3/s=240.3720m3/min

局部通风机额定风量在150m3/min～400m3/min内符合安装局部通风机的要求。各个工作面和回风巷的风速也符合附件中一百零一条对风速的要求。因此，由此得到的通风量为最佳通风量。

4 模型评价

该论文所建立的模型比较简单，利用的软件是常用的办公软件，特别是层次分析法给出的标准化更容易理解。文章通过分析数据之间的关系，找到了风速与瓦斯浓度之间存在着指数关系。由于只考虑了浓度的最优，因而有可能浪费一部分不必要的通风量，使所得的通风量可能会偏大，但考虑在实际中存在间隙，误差也会有在一定程度上减小。风速越大，煤尘浓度越大，瓦斯浓度越小，并且煤尘和瓦斯浓度之间存在着一定的关系，然而，我们在建立模型时把它忽略了。而实际中它们是不能忽略的。

参考文献

[1]钟诚等.全国煤炭安全技术培训通用教材[M].北京:煤炭工业出版社,1996.10.

[2]安维默.用Excel管理和分析数据[M].北京:人民邮电出版社,2004.6.

[3]张志涌.精通MATLAB6.5[M].北京:航空航天大学出版社,2003.8.

瓦斯煤尘爆炸篇8

1 煤尘爆炸的机理及过程

1.1 机理

(1) 煤尘悬浮在空气中, 因颗粒小与氧气接触面积增大, 吸附氧分子的能力加强, 加剧了煤的氧化速度和强度;煤尘燃烧与爆炸的反应如下。

氧气充足, 完全燃烧C+O=CO+34.1MJ/kg

氧气不充足, 不完全燃烧C+O=CO+10.2 MJ/k g

(2) 煤尘受热后可产生大量的可燃气体, 如1kg的焦煤 (挥发分在20%～26%) 受热后可产生290L～350L的可燃性气体, 这些可燃性气体遇到高温时容易燃烧或爆炸。

1.2 过程

煤尘爆炸第一阶段, 煤尘在热源的作用下氧化释放大量可燃气体;第二阶段, 可燃气体和空气混合后促使强烈氧化燃烧;第三阶段, 热分子传导和火焰辐射在介质中迅速传播, 使附近煤尘扬起, 受热燃烧, 之后, 燃烧产物迅速膨胀而形成火焰, 前面的压缩波、冲击波使火焰前方气体压力增高, 引起火焰自动加速, 继续循环下去, 因煤尘的存在可持续发生剧烈的化学反应, 使火焰跳跃或发生爆炸。

2 煤尘爆炸的特征

2.1 高温

由于煤尘被急剧氧化并燃烧, 在短时间内产生大量的热, 空气温度迅速升高, 瞬间温度2300℃～2500℃。

2.2 高压

煤尘爆炸时, 气温骤升, 压力增大。一般爆炸压力可达0.7MPa～0.8MPa。爆炸压力随着与爆源距离的延长而跳跃式增大, 如遇障碍物, 压力将进一步增强, 尤其是连续爆炸时, 后一次爆炸的理论压力将是前一次的5～7倍。

2.3 强烈的冲击波和火焰

煤尘爆炸时, 由于高温、高压, 可产生强烈的冲击波和火焰。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/s, 冲击波速度可达23 40m/s。

产生大量的有害气体。煤尘爆炸时产生的CO在灾区气体中浓度可2%～3%, 甚至高达到8%左右, 爆炸事故中受害者的大多数是由CO中毒造成的。

3 影响煤尘爆炸的因素

3.1 煤的工业分析指标

3.1.1 煤的水分

为了探讨煤样水分对煤尘爆炸性的影响, 选取5个水分含量不同的煤样分别测试其在煤样烘干前后的煤尘爆炸性, 测试结果如表1所示。

由上表数据可以看出煤样的水分影响着煤尘爆炸性, 煤样的水分含量越大对煤样的煤尘爆炸性影响就越大, 因为水的吸热能力大并且能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒, 减少尘粒的总表面积, 降低落尘的飞扬能力, 导致煤样接触热源时爆炸过程受阻, 减小了煤尘爆炸的火焰长度。实验室中煤尘爆炸鉴定实验首先要对煤样进行烘干处理去除煤样中的水分, 但是煤样的烘干过程时间不宜过长, 因为在煤样烘干过程中不同煤样都会有不同程度的氧化, 尤其是变质程度较低的煤样氧化程度更为剧烈, 煤样氧化间接增加了煤样的灰分, 减少了煤样的挥发分导致煤尘爆炸性降低, 因此, 在煤样烘干之前参考下工业分析中的水分指标具有一定的意义。

3.1.2 煤的灰分

为了探讨煤样灰分对煤尘爆炸性的影响, 选取3组各5个灰分含量不同的而挥发分接近的煤样进行煤尘爆炸实验, 实验结果如表2所示 (如图1图2图3) 。

从上述实验我们可以看出:灰分是不燃性物质, 能吸收能量, 阻挡热辐射, 破坏链反应, 降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发分含量的多少有关, 一般来说来, 挥发分越小的煤样, 灰分的影响比较显著, 而挥发分越大, 尤其当挥发分超过40%时, 天然灰分对煤尘的爆炸几乎没有影响。

3.1.3 煤的挥发分

为了探讨煤的挥发分对煤尘爆炸性的影响, 选取6个灰分接近挥发分递增的煤样进行煤尘爆炸实验, 结果如表3所示。

由上表可以看出一般情况下随着煤样的挥发分的增加煤样的火焰长度也随之增加, 岩粉的用量也不短增加。但是也存在相同灰分和挥发分的煤样火焰长度不一的情况, 这是因为煤中碳酸盐二氧化碳较高, 实际的可燃挥发分并没有测试结果那么高。从而影响了煤尘爆炸结果。

3.2 煤尘粒度的影响

对不同粒度的同一煤样进行煤尘爆炸实验, 结果如表4所示。

粒度对爆炸性的影响极大。粒径1mm以下煤尘粒子都可能参与爆炸, 而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加, 75μm以下的煤尘特别是30μm～75μm的煤尘爆炸性最强, 因为单位质量煤尘粒度越小, 总表面积及表面能越大, 粒径小于10μm后, 煤尘爆炸性增强的趋势变得平缓。煤尘粒度对爆炸压力也有明显的影响。试验结果表明:在同一煤种不同粒度条件下, 爆炸压力随粒度的减小而增高, 爆炸范围也随之扩大, 即爆炸性增强, 粒度不同的煤尘引燃温度也不相同。煤尘粒度越小, 所需引燃温度越低, 且火焰传播速度也越快。

3.3 空气中氧的含量

空气中氧的含量高时, 点燃煤尘的温度可以降低;氧的含量低时, 点燃煤尘云困难;当氧含量低于17%时, 煤尘就不再爆炸。煤尘的爆炸压力也随空气中含氧的多少而不同。含氧高, 爆炸压力高;含氧低, 爆炸压力低。

3.4 引爆热源

点燃煤尘云造成煤尘爆炸, 就必须有一个达到或超过最低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高, 能量越大, 越容易点燃煤尘云, 且煤尘云初爆的强度也越大;反之, 温度越低, 能量越小, 越难以点燃煤尘云, 爆炸初爆强度也越小。

4 结语

由实验可以看出, 煤样粒度、空气中含氧量、热源以及煤样的工业分析指标对煤尘爆炸结果影响较大, 而工业分析指标中挥发分对煤尘爆炸结果最为明显, 因此为了在实验室中获得煤样准确的煤尘爆炸指标, 建议做到以下几点。

煤样粒度小于75μm。

(1) 根据工业分析中煤样水分指标适当调节烘干时间。

(2) 实验室中通风条件良好。

(3) 铂金丝温度保持1100摄氏度。

摘要：通过煤尘爆炸的机理和特性的分析, 结合煤尘爆炸产生的条件和影响因素, 通过实验室中煤尘爆炸实验数据及工业分析等数据总结出煤尘爆炸实验要注意的一些问题。

关键词：煤尘爆炸,火焰长度,工业分析,影响

参考文献

[1]AQ 1045—2007, 煤尘爆炸性鉴定规范[s].中国标准出版社.

[2]李英华.煤质分析应用技术指南[M].北京:中国标准出版社, 1999.

瓦斯煤尘爆炸篇9

随着矿井向深部延伸,矿压增大,巷道会有不同程度的变形,造成挡尘帘骨架受力歪扭,不能使挡尘帘完全封闭巷道全断面,大大降低捕尘效果,工作面增加风量后,巷道风速增加,煤尘飞扬现象更加严重,因此瓦斯防控和煤尘治理形成了一对矛盾关系。

1 瓦斯与煤尘主动联合治理方案

在掘进工作面每天生产之前施工钻孔将煤体瓦斯提前释放,以减少掘进生产期间的瓦斯涌出量,同时对煤体进行高压注水湿润煤体,以降低落煤、出煤时产生的煤尘,这是瓦斯与煤尘主动联合治理的基本设计方案。

在掘进工作面迎头断面施工3个42mm注水孔,再在注水孔周边施工6个75mm排放孔,注水孔和排放孔深度均为8m(根据日掘进长度调整钻孔深度,留有2m钻孔超前距)。注水钻孔控制范围为巷道两侧轮廓线外至少1m,排放钻孔控制范围为巷道两侧轮廓线外至少5m(如图1所示)。使用专用高压注水泵对注水孔进行注水,注水压力10MPa~15MPa,采用专用注水封孔器封孔,以保证注水压力效果,当煤体注水达到效果后(注水孔两侧或工作面煤壁有“出汗”现象)停止高压注水。

2 方案的特征原理

通过高压注水使掘进工作面前方煤体产生裂隙,配合排放孔释放煤体赋存瓦斯,降低煤体瓦斯含量,注水达到效果后,煤层煤体含水量达到4%~6%,可降低煤尘的产生,改善现场作业环境。

施工排放钻孔不仅可以与高压注水产生的煤体裂隙共同起到释放瓦斯的作用,又可泄溢出煤体达到注水效果后多余的水分,防止煤体过量注水发生片帮事故,确保现场施工人员安全。

3 创新改造防尘装备

由于刚性骨架挡尘帘易受巷道变形损坏,维修更换频繁,因而在成本管理和工时利用上造成了一定的浪费。通过借鉴U型钢支架的支护原理和特性,创新改造出可缩性挡尘帘。

3.1 可缩性挡尘帘使用材料及伸缩原理

(1)材料组成:Φ8mm圆钢、4分铁管、螺丝。

(2)基本框架:钢筋作为防尘帘的骨架结构,可缩部分采用铁管配合螺丝进行伸缩配置。

(3)伸缩原理:钢筋骨架在遇到巷道变形地段时,通过在铁管内自由调节长度达到巷道规格要求。

3.2 可缩性挡尘帘安装方法

根据防尘帘规格截取不同尺寸的圆钢作为骨架结构,然后在骨架结构中部各使用铁管配合螺丝进行可缩部分,圆钢插在铁管内用螺丝进行横向与纵向长度调节;当防尘帘规格达到巷道所需规格后,上紧螺丝固定圆钢,达到伸缩效果。

4 应用效果