1讲座——煤尘爆炸(图片)

• 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。 • （5）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。
一、煤尘爆炸的机理及特征 二、煤尘爆炸的条件 三、影响煤尘爆炸的因素 四、煤尘爆炸性鉴定 五、预防煤尘爆炸的措施 六 煤尘爆炸区别于瓦斯爆炸的特有标志
大型密闭空间小泄 口煤尘爆炸试验
煤尘爆炸
大 断 煤 面 尘 拱 爆 形 炸 巷 道
• 一、煤尘爆炸的机理及特征 • 1．煤尘爆炸的机理 • • 瓦斯煤尘爆炸模型 • 煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空乞中氧气与煤尘急剧氧 气的反应过程，是一种非常复杂的链式反应，一般认为其爆炸机理及过程 如下： • （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可，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开； • （ 2）当温度达到 300~400℃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 他碳氢化合物； • （3）形成的可燃气体与空气混合的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）闪燃所形成的热量的传递给周围的尘粒，并使之参与链反应， 导致燃过程急剧地循环进生，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。
三、影响煤尘爆炸的因素
1．煤的挥发分 煤尘爆炸的主要是在尘粒分解的可燃气体（挥发分）中进行的，因 此煤的挥发分数量的和质量是影响尘爆炸的最重要因素。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而爆炸性减弱。 2．煤的灰分和水分 煤内有灰分是不燃性物质，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分含量的多少有 关，挥发分小于15%的煤尘，灰分的影响比较显著，大于15%时，天 然灰分对为尘的爆炸几乎没有影响。水分能降低煤尘的爆炸性，因为 水的吸热能力大，能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总 表面积，同时还能降低落尘的飞扬能力。煤的天然灰分和水分都很低， 降低煤尘爆炸性的作用不显著，只有人为地掺入灰分（撒岩粉）或水 分（洒水）才能防止煤尘的爆炸。
煤尘爆炸
• 煤尘爆炸同瓦斯爆炸一样都属于矿井中的 重大灾害事故。我国历史上最严重的一次 煤尘爆炸发生在1942年日本侵略者统治下 的本溪煤矿，死亡1549人，残246人，死亡 的人员中大多为CO中毒，事故发生前，巷 道内沉积了大量煤尘，是由于电火花点燃 局部聚积的瓦斯而引起的重大煤尘爆炸事 故。
• 目录
五、预防煤尘爆炸的措施
（一）防尘措施 • 1、煤层注水 • 2、湿式打眼和水炮泥 • 3、采掘机械喷雾降尘 • 4、运输巷道和转载巷道喷雾 • 5、水幕净化 • 6、对井下巷道清扫、冲刷 • 7、通风除尘 • 8、个体防护 （二）防止煤尘引燃的措施 （三）隔绝煤尘爆炸的措施
六 煤尘爆炸区别于瓦斯爆炸的特有标志
3．煤尘粒度 粒度对爆炸性的影响极大。粒径1mm以下我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 30~75μm的煤尘爆炸性最强，因为单位质量煤尘位质量煤尘的粒度越小，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。煤炭科学研究院重庆分院的试验。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煤尘燃温度也不 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。 4．空气中的瓦斯浓度 瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。 模拟瓦斯爆炸场景 随着瓦斯浓度的增高，煤尘爆炸浓度下限急剧下降，这一点在有瓦斯煤尘爆炸危 险的矿井应引起高度重视。一方面，煤尘爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的；另 一方面，有煤尘参与时，小规模的瓦斯爆炸可能演变为大规模的爆尘瓦斯爆 炸事故，造成严重的后果。
5．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。 6．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，越容易点燃尘云。而 且爆尘初爆的强度也越大；反之温度越低，能量 越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起爆炸，初 始爆炸的强度也越小。
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二、煤尘爆炸的条件
• 煤尘爆炸必须同时具备四个条件，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；存在能引燃煤法爆炸 的高温热源；一定浓度的氧气。
• 1．煤尘的爆炸性 • 煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸的危险性必 须经过试验确定。 • 2．悬浮煤尘的浓度 • 井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才可能引起爆炸， 单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低或最高煤尘量称为下限和上限 浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。煤尘 爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及度试验 条件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30~50g/m3，上限 浓度为1000~2000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为
300~500g/m3。
• 2．悬浮煤尘的浓度 • 一般情况下，浮游煤尘达到爆炸下限浓度的情况是不常有的， 但是爆破、爆炸和其他震动冲击都能使大量落尘飞扬，在短时间内 使浮尘量增加，达到爆炸浓度。因此，确定煤尘爆炸浓度时，必须 考虑落尘这一因素。
3．引燃煤尘爆炸的高温热源 煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性持、浓度 及试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在 610~1050℃之间，一般为700~800℃。煤尘爆炸的最小 点火能为4.5~40mJ。这样的温度条件，几乎一切火源均 可达到，如爆破火焰、电气火花、机械摩擦火花、瓦斯燃 烧或爆炸、井下火灾等。根据20世纪80年代的统计资料， 由于放炮和机电火花引起的煤尘爆炸事故分别占总数的 45%和35%。 4. 一定浓度的氧气 煤尘爆炸还必须要具备一定浓度的氧气，要求氧气的浓 度不低于18%（体积百分比）。由于矿井的氧气浓度一定 大于18%，所以我们在防止煤尘爆炸过程中一般不会考虑 这一条件。
• 煤尘爆炸时，一部分煤尘被局部焦化，粘 结在一起，沉积在支架和巷道壁上，形成 煤尘爆炸的特有产物——“皮渣”和“粘 块”。 • 这是煤尘爆炸区别于瓦斯爆炸的特有标志。
四、煤尘爆炸性鉴定
• 《规程》规定：新矿井的地质精查报告中，必须 有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定材料。生产矿井每 延深一个新水平，由矿务局组织一次煤尘爆炸性 试验工作。 • 煤尘爆炸性的鉴定方法有两种：一种是在大 型煤尘爆炸试验巷道中进行，这种方法比较准确 可靠，但工作繁重复杂，所以一般作为标准鉴定 用；另一种是在实验室内使用大管状煤尘爆炸性 鉴定仪进行，方法简便，目前多采用这种方法。