煤矿瓦斯、煤尘爆炸知识及预防

煤矿瓦斯、煤尘爆炸知识及预防(一)瓦斯爆炸的危害矿内瓦斯爆炸的有害因素是，高温、冲击波和有害气体。1、高温：焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。从焰面温度可高达2150～2650℃，焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾。2、冲击波：锋面压力由几个大气压到20大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。冲击包括：进程冲击和回程冲击。3、有害气体：井下发生瓦斯爆炸以后，将会产生大量的一氧化碳，如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大。空气中的一氧化碳浓度，按体积计算达到0.4%时，人在短时间内就会中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸造成人员伤亡的主要原因。(二)瓦斯爆炸的主要参数1、瓦斯的爆炸浓度在正常的大气环境中，瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，这个浓度范围称瓦斯的爆炸界限，其最低浓度界限叫爆炸下限，其最高浓度界限叫爆炸上限，瓦斯在空气中的爆炸下限为5～6%，上限为14～16%。瓦斯浓度低于爆炸下限时，遇高温火源并不爆炸，只能在火焰外围形成稳定的燃烧层，浓度高于爆炸上限时，在该混合气体内不会爆炸，也不燃烧，如有新鲜空气供给时，可以在混合气体与空气的接触面上进行燃烧。原因：可用前面链式反应理论解释：若瓦斯浓度低于5%，氧化生成的热量与分解的活化中心都不足，链式反应不能发展成为爆炸;若瓦斯浓度高于16%时，则氧的浓度不足，不但不能生成足够的活化中心，而且因为瓦斯吸热能力比空气大，氧化生成的热量同时被瓦斯和周围介质所吸收，当然也不能发展成爆炸。在正常空气中瓦斯浓度为9.5%时，化学反应量完全，产生的温度与压力也最大。瓦斯浓度7%～8%时最容易爆炸，这个浓度称最优爆炸浓度。瓦斯爆炸界限不是固定不变的，它受到许多因素的影响，其中重要的有：(1)、氧的浓度正常大气压和常温时，瓦斯爆炸浓度与氧浓度关系，如柯瓦德爆炸三角形所示。它的三个顶点B、C、E分别是甲院与空气混合时的爆炸下限B(5%CH4,19.88%O2：)、上限C(15%CH4,17.79%02)和爆炸临界点E。瓦斯爆炸界限随着氧气浓度的降低而缩小。氧浓度低于12%时，混合气体就失去爆炸性。在封闭火区过程中，由于切断了向火区供风，火区内瓦斯浓度因继续有瓦期涌出和烟气渗入而增大，氧气浓度降低，当瓦斯浓度和氧气浓度所决定的坐标点落在BCE中，有爆炸危险。(2)、其它可燃气体混合气体中有两种以上可燃气体同时存在时，其爆炸界限决定于各可燃气体的爆炸界限和它们的浓度。如果混入的其它可燃性气体下限比瓦斯的下限低，那么混合气体的爆炸下限也就比瓦斯单独存在时低，爆炸上限也是如此。由表可以看出：这些可燃性气体的混入都能使爆炸界限扩大。所以，井下发生火灾，产生其它可燃性气体时，即使平时瓦斯涌出量不大的矿井也有发生爆炸的可能性，同样提高警惕。(3)、煤尘----烟煤煤尘具有爆炸性，300～400度时就能从煤尘内挥发出可燃性气体，从而使瓦斯的爆炸下限降低，爆炸的危险性增加。(4)、空气压力----爆炸前的初始压力对瓦斯爆炸上限有很大影响。可爆性气体压力增高，使其分子间距更为接近，碰撞几率增高。因此使燃烧反应易进行，爆炸极限范围扩大。(5)、惰性气体----使氧气浓度降低，并阻碍活化中心的形成，可以降低瓦斯爆炸的危险性。2、瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量点燃瓦斯所需的最低温度称为最小点燃温度，所需的最小点燃能量称为最小点燃能量。在正常大气条件下，瓦斯在空气中的点燃温度为650～750摄氐度，绝热压缩时565℃，最低点燃能量0.28mJ。瓦斯的最低点燃温度和量小点燃能量决定于空气中的瓦斯浓度、初压、火源的能量及其放出强度和作用时间。压力越大，点燃温度越低。最低点燃温度是重要的安全技木参数之一，它不仅决定了在什么样的爆炸混合气体内，使用什么型号的防爆电气设备;而且还决定了爆炸危险环境中设备的允许温升。3、瓦斯的引火延迟性瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象叫引火延迟性，间隔的这段时间称感应期，感应期的长短与瓦斯的浓度、火源温度和火源性质有关，而且瓦斯燃烧的感应期总是小于爆炸的感应期。瓦斯爆炸的感应期，对煤矿安全生产意义很大。在井下高温热源是不可避免的，但关键是控制其存在时间在感应期内。例如，使用安全炸药爆炸时，其初温能达到2000℃左右，但高温存在时间只有10-6～10-7s，都小于瓦斯的爆炸感应期，所以不会引起瓦斯爆炸。4、煤矿井下瓦斯爆炸事故原因分析(1)火源井下的一切高温热源——电气、放炮、摩擦、静电，但主要火源是放炮和机电火花。随着煤矿机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐渐增多。(2)发生地点煤矿任何地点都有发生爆炸的可能性，但大部分爆炸事故发生在采、掘工作面。掘进工作面占80%～90%，采煤工作面占10%～20%采煤工作面发生地点上隅角、采煤机切割机附近。国内外的统计资料表明，低瓦斯矿井，由于通风、放炮和机电设备管理不严格，爆炸事故有可能比高瓦斯涌出量矿井严重。分析爆炸事故的原因还表明，绝大多数爆炸事故是管理上疏忽和人为违反安全规程，以及缺少应有的纪律与责任的结果。5、预防瓦斯爆炸的措施瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：瓦斯的浓度在爆炸范围内;高于最低点燃能量的热源存在的时间大于瓦斯的引火感应期;瓦斯-空气混合气体中的氧气浓度大于12%。后一条件在生产井巷中是始终具备的，所以预防瓦斯爆炸的措施，就是防止瓦斯的积聚和杜绝或限制高温热源的出现。(1)防止瓦斯积聚搞好通风;及时处理局部积存的瓦斯;抽放瓦斯;经常检查瓦斯浓度和通风状况。(2)防止瓦斯引燃防止瓦斯引燃的原则，是对一切非生产必需的热源，要坚决禁绝。生产中可能发生的热源，必须严加管理和控制，防止它的发生或限定其引燃瓦斯的能力。(3)防止瓦斯爆炸灾害事故扩大的措施。万一发生爆炸，应使灾害波及范围局限在尽可能小的区域内，以减少损失，为此应该：①编制周密的预防和处理瓦斯爆炸事故计划，并对有关人员贯彻这个计划。②实行分区通风。各水平、各采区都必须布置单独的回风道，采掘工作面都应采用独立通风。这样一条通风系统的破坏将不致影响其他区域。③通风系统简单。应保证当发生瓦斯爆炸事故时入风流与回风流不回发生短路。④装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门或防爆井盖，防止爆炸波冲毁通风机，影响救灾与恢复通风。⑤防止煤尘事故的隔爆措施，同样也适用于防止瓦斯爆炸。(三)煤尘爆炸的条件煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆