隔爆水棚在煤尘爆炸及其预防中的应用.doc

隔爆水棚在煤尘爆炸及其预防中的应用摘要：根据我国安全管理中频繁发生的瓦斯煤尘事故，分析了被动防爆中隔爆水棚凸显的效用，并对隔爆水棚的安装进行探讨，以期取得应有作用关键词：隔爆水棚煤体瓦斯爆炸0问题的提出瓦斯煤尘爆炸事故的防治在我国煤矿安全管理中占主要地位。防治工作包括两方面:一是进行积极的综合预防措施,防止瓦斯、煤尘爆炸事故的发生;二是在预防措施失效为了把爆炸事故引起的破坏作用控制在小的范围，我们应当采取措施控制瓦斯、煤尘爆炸的发展和传播,以减小爆炸事故造成的人员伤亡及对井巷、安全设施的破坏。在煤矿井下不同区域设置隔爆棚就是其中的一项重要措施,其中隔爆水棚，隔爆水袋成本低，使用方便，在我国各产煤地区都得到了不同程度的使用。它对控制瓦斯、煤尘爆炸灾害起到了一定的作用。基于在平顶山平煤十二矿的认知实习，我们发现在井下爆炸事故和瓦斯、煤尘爆炸的中隔爆水棚存在不完全隔爆或不隔爆的情况,因此分析隔爆水棚的隔爆作用及存在的问题,研究探讨隔绝瓦斯煤尘爆炸的有效途径具有重要的现实意义。1隔爆原理我国矿井开采强度正在加大,并逐渐凸显出煤尘爆炸的危险性。煤是复杂的固体化合物,在采掘工作面容易形成微细的煤尘,显著增加煤尘的总表面积,大大增强了其吸氧和被氧化的能力，在外界高温热源的作用下,燃烧循环地继续下去。由于燃烧产物的迅速膨胀而在火焰波波阵面前方形成压缩波,压缩波在不断压缩的介质中传播时,后波可以赶上前波,这些单波叠加使火焰前方气体的压力逐渐增高,因而引起了火焰传播的自动加速,当火焰速度达到每秒数百米以后,煤尘的燃烧便在一定的临界条件下跳跃式地转变为爆炸。在大型地下模拟试验巷道中进行的瓦斯煤尘爆炸传播试验中，瓦斯煤尘爆炸压力和火焰传播规律如图1所示,在爆炸初期，压力的波传播速度小于火焰的传播速度，火焰在前，压力波峰在后，随着爆炸的发展，压力波速度迅速增大，超过火焰面传播速度，距爆源40米左右时，压力波赶上并超过火焰面，随着距离的增大，压力波超前火焰面越来越远，利用压力波超前于火焰面，我们研究出了被动式隔爆水棚，利用爆炸所产生的压力击碎水槽或使水袋脱钩，使水槽或水袋中的水依靠压力波形成水雾，当随后的火焰面到来时，扑灭火焰以防止火焰引爆后面瓦斯或煤尘从而起到隔绝爆炸的效果。从而使煤尘爆炸在爆炸的传播路线上被隔绝，有效阻止爆炸的传播。2隔爆水棚的好处分析由于岩粉棚上的岩粉容易受潮固结不容易飞扬，且由于巷道浮尘沉降在岩粉上以后，减弱了岩粉的隔爆作用。此外，装运岩粉耗时耗工，不太划算，由于这些缺点，近些年来世界主要采煤国家广泛采用水槽棚隔爆。而水槽棚的工作主体是水，被激起的水能降低煤尘的飞扬能力，与粉尘粘附，使粉尘降落。水具有极高的比热，比岩粉的热容大五倍，能吸收大量热量，降低爆炸时火焰的温度，同时在高温作用下，被汽化后能产生大量的水蒸汽，有效降低了巷道中的氧气浓度，从而阻止了爆炸的进一步发生。同时，水槽供水方便，个煤矿井下均有不同程度的水突出，可以适加利用，从而成本降低。且隔爆水棚容易假设，不影响电缆和其他管道的铺设。在潮湿的巷道环境下，水不会像岩粉一样结固，能保持自己的特性，即使在干燥环境中，水容易蒸发，但只要注意观察水槽中的水位并即使加水，能很好解决问题。在有些矿井，水供应比较困难，我国已经研究出MGS型密封式隔爆水袋，能防止水槽中水的蒸发和煤尘污染。德国在装有压力传感器的水槽模型上试验，实验表明作用在水槽盖上面的是负压，此负压吸起槽盖和槽内的水；作用在水槽底面的也是负压，它竭力把水槽和水拉向底板；作用在正面的是正压；作用在背面的是负压。它们试图抛出水槽和水。在这些压力的作用下，水首先被吸出水槽、洒向四方，紧接着正压将水槽掀翻，水在巷道内飞散。从而达到有效的隔爆作用。3隔爆水棚的安装我国煤矿安全规程第155条规定：开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层、相邻的采煤工作面间，煤层掘进巷道同与其相连的巷道间，煤仓同与其相连通的巷道间，采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其他地点同与其相连通的巷道间，必须用水棚或岩粉棚隔开。水袋棚主要用于移动频繁的采掘工作面区段巷道或临时巷道内。水袋棚的安装必须按照煤矿安全规程的有关规定。目前，由于各矿区所用水袋架子，以及地质条件和支护方式的不同，所用水袋布置方式各有差异。我们应该根据各煤矿的实际情况决定水槽的布置方式，主要的布置方式分集中式隔爆水棚和分散式隔爆水棚。集中式布置方式需要根据各煤矿的实际巷道断面，将水按400L每平方米装入水槽，将这些水槽横向布置成一列一列的水槽棚，列与列之间的间距为1.2m到3.0m，最大不能超过3米。水槽棚与顶板距离：在梯形巷道中水槽棚与顶板的距离为0.1m到0.15m，圆形巷道为0.3m到0.5m。水棚槽距离巷道轨道面要大于1.8m。分散式布置是在可能发生爆炸地点的40m到150m的一段巷道内分散地布置水槽棚。它的水量根据布置区巷道体积计算，一般水量大于5L每立方米。每隔10m到30m横向布置一架或两架棚子，每架棚子悬挂23个水槽。目前国外先进采煤国家主要采用分散式布置水爆棚，我国主要采用集中式布置。4结束语我们看到隔爆水棚属于简便好用又经济的设备，也没有大的维护工作，但煤矿隔爆水棚属于被动式隔爆装置,因为它的工作原理决定了其隔爆范围是有限的,隔爆的可靠性能低,很难有效地隔绝瓦斯煤尘爆炸。我们只能适当加以利用，作为一个辅助工具降低煤尘爆炸的破坏，应致力于发展主动高效隔爆装置,同时应充分重视爆炸波的危害和治理技术,实现把爆炸事故控制在一定的范围内的目标。参考文献：1王海文,何学秋,王恩元.煤矿隔爆棚隔爆分析J.徐州:江苏煤炭,2