第三章安全习题

1、矿尘是指在矿尘矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。1煤尘爆炸的机理煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般认为其爆炸机理及过程主要表现在以下方面：(1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；(2)当温度达到300400时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其它碳氢化合物；(3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能量达到

2、一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；(4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。2煤尘爆炸的特征(1)形成高温、高压、冲击波煤尘爆炸火焰温度为16001900，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736Pa，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，后一次爆炸的理论压力将是前一次的57倍。煤尘爆炸产生的火焰速度可达

3、1120m/，冲击波速度为2340m/。(2)煤尘爆炸具有连续性煤尘发生连续爆炸主要有以下二个原因：（a）煤尘爆炸产生的反向冲击造成的。煤尘爆炸时的正向冲击是在高温作用下爆炸地点的空气急剧向外扩张，而反向冲击是在爆源附近空气受热膨胀，密度减小，火焰过后温度降低，瞬时形成负压区，空气迅速向爆源附近返回。在反向冲击发生时，如果该爆源附近仍然存在煤尘，在热源和氧气的参与下导致第二次煤尘爆炸。（b）煤尘爆炸时落后于压力波的高温火焰造成的。因为煤尘爆炸时，产生的压力波传播速度很快，能将巷道中，设备上和物料表面的积尘扬起，使空气中煤尘浓度迅速达到爆炸浓度界限，当落后于压力波的高温火焰到达时，就会发生第二次

4、煤尘爆炸。煤尘发生连续爆炸对矿井安全的危害主要表现在以下三个方面：（a）压力增大。煤尘发生连续爆炸时，后一次爆炸是在前一次爆炸的基础上发生的，后一次爆炸前空气初压力往往大于大气压力，爆炸后产生的空气压力与初压迭加，所以，连续爆炸时越在后面的爆炸压力越大。（b）破坏更惨重煤尘爆炸发生后，巷道、支架已经遭到损坏，但也有个别地点存在着没有倒塌、堵塞情况，后一次爆炸是在前一次爆炸破坏的基础上，将未塌的巷道可能全部塌冒，人员受伤或避难可能因后一次爆炸而出现死亡。（c）事故范围扩大煤尘连续爆炸使爆炸涉及的范围扩大，而且，连续爆炸间隙时间没有规律可循。所以，对人员造成伤害和矿井破坏十分严重。(3)煤尘爆炸的

5、感应期煤尘爆炸也有一个感应期，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40280m，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发分含量的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。(5)产生大量的CO煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中的浓度可达23，甚至高达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。煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温

6、热源。煤尘发生连续爆炸对矿井安全的危害主要表现在以下三个方面：（a）压力增大。煤尘发生连续爆炸时，后一次爆炸是在前一次爆炸的基础上发生的，后一次爆炸前空气初压力往往大于大气压力，爆炸后产生的空气压力与初压迭加，所以，连续爆炸时越在后面的爆炸压力越大。（b）破坏更惨重煤尘爆炸发生后，巷道、支架已经遭到损坏，但也有个别地点存在着没有倒塌、堵塞情况，后一次爆炸是在前一次爆炸破坏的基础上，将未塌的巷道可能全部塌冒，人员受伤或避难可能因后一次爆炸而出现死亡。（c）事故范围扩大煤尘连续爆炸使爆炸涉及的范围扩大，而且，连续爆炸间隙时间没有规律可循。所以，对人员造成伤害和矿井破坏十分严重。一般说来，煤尘爆炸的

7、下限浓度为3050g/m3，上限浓度为10002000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300500g/m3。我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050之间，一般为700800。煤尘爆炸的最小点火能为4.540mj。这样的温度条件，几乎一切火源均可达到，煤尘爆炸性与煤的变质程度的关系煤的变质程度越高，煤尘爆炸性越弱。煤的变质程度与煤尘爆炸性有以下关系：（1）变质程度高的无烟煤，煤尘一般不爆炸。（2）变质程度中等的贫煤，煤尘可燃烧、爆炸性弱。（3）变质程度低的焦煤、肥煤，煤尘有爆炸危险，火焰短。（4）变质程度低的气煤、长焰煤、褐煤，爆炸性强，火焰长煤尘爆炸和瓦斯爆炸区分瓦斯爆炸和煤尘爆炸往往同时发

8、生，从现象上严格区分它们是非常困难的。在现场区分主要根据以下几方面情况：（1）爆炸条件分析爆炸事故发生之前爆炸地点是否存在可能爆炸的煤尘或瓦斯等条件，即煤尘、瓦斯浓度是否达到爆炸界限，从而进一步推断是煤尘还是瓦斯，或者瓦斯煤尘爆炸。（2）爆炸特征煤尘爆炸不但有连续爆炸的特征，而且还有距爆源越远破坏力越大的特征，而瓦斯爆炸不具备此特征。（3）爆炸威力煤尘爆炸产生的热量大，爆炸压力大。据有关资料，距爆源200m的巷道出口处爆炸压力可达0.5-1.0Mpa，如果通路中遇到障碍物、巷道断面突然变化或拐弯，则爆炸压力更大。从一般现象上看，煤尘爆炸比瓦斯爆炸破坏更惨重。（4）爆炸“焦巴”煤尘爆炸时煤尘焦化

9、黏结在支架或巷壁上形成“焦巴”，这是确定为是否爆炸的重要标志。煤层注水的减尘作用主 要有以下三个方面：煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源；水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生；水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。限制煤尘爆炸范围扩大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，限制爆炸范围扩大的措施。(1)清除落尘定期清

10、除落尘，防止沉积煤尘参与爆炸可以有效地降低爆炸威力，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中撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。惰性岩粉一般为石灰岩粉和泥岩粉。对惰性岩粉的要求是：可燃物含量不超过5%，游离2含量不超过5%；不含有害有毒物质，吸湿性差；粒度应全部通过50号筛孔(即粒径全部小于0.3mm），且其中至少有70%能通过200号筛孔(即粒径小于0.075mm）。撒布岩粉时要求把巷道的顶、帮、底及背板后侧暴露处都用岩粉覆盖；岩粉的最低撒布量在作煤尘爆炸鉴定的同时确定，但煤尘和岩粉的混合煤尘，不燃物含量不得低于80%；撒布岩粉的巷

11、道长度不小于300m，如果巷道长度小于300m时，全部巷道都应撒布岩粉。对巷道中的煤尘和岩粉的混合粉尘，每3个月至少应化验一次，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槽棚和水袋棚两种，设置应符合以下基本要求。主要隔爆棚应采用水槽棚，水袋棚只能做为辅助隔爆棚；应设置在巷道的直线部分，且主要水棚的用水量不小于400/m2，辅助水棚不小于200/m2；相邻水棚中心距为0.51.0m，主要水棚总长度不小于30m，辅助水棚不小于20m；首列水棚距工作面的距离，必须保持60200m；水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1m，其底部距轨面不小于1.8m； 水内如混入煤尘量超过5%时，应立即换水。(4)设置岩粉棚岩粉棚分轻型和重型两类，结构如图38所示。5)设置自动隔爆棚 自动隔爆棚是利用各种传感器，将瞬间测量的煤尘爆炸时的各种物理参量迅速转换成电讯号，指令机构的演算器根据这些讯号准确计算出火焰传播速度后选择恰当时机发出动作讯号，让抑制装置强制喷撒固体或液体等消火剂，从而可靠地扑灭爆炸火焰，阻止煤尘爆炸蔓延它是由安装在巷道中靠近顶板