浅谈煤尘爆炸及预防.pdf

’ ● ‘ 、 2 0 0 0 年 增 刊 童 差 料 枝 1 5 7 浅谈煤尘爆炸及预防 武所屯 生建煤矿孙孟杰 卢双菊 焦安金 杨永秀 在煤矿的采、 掘、 运等生产过程中， 均会产生大 量矿尘， 其中采掘过程中所生成的煤尘所占比 重最 大， 特别是随着煤矿采掘机械化程度的提高， 煤尘生 成量显著增加。 I 煤尘的燃烧和爆炸原因 1 煤变成粉末后， 与 空气中氧的接触面积大大 增加； 2 煤尘受热后， 能放出大量可燃气体， 这些气 体遇到高温时容易燃烧和 爆炸。 煤尘爆炸的过程是 悬浮于空气的煤尘遇到高 温后迅速地被干馏而产生可燃气体 1 k g 煤尘能放出 2 0 0 ～ 3 0 o L ； 可燃气体与空气混合并燃烧； 最后， 煤 尘 燃烧所放出的大量热量传递给附近的浮尘， 使燃 烧 继续下去， 以致形成爆炸。由于上述燃烧反应是 以极快的速度进行的， 所以具有极高的温度 2 3 0 o 一 2 5 0 0 C 和很高的压力 几个大气压到几十个大气 压 。 这种高温可造成人员烧伤和矿井火灾。 煤尘爆炸时， 火焰的传播速度比 较慢， 在一般情 况下， 不超过 1 0 2 0 m ／ s ， 但爆炸波的传播速度可达 每秒数百米， 甚至k m ／ s 以上。因此形成高温、 高压 的爆炸波， 具有很大的破坏力， 可摧毁巷道设施设 备。 煤尘爆炸会将已 经沉降于巷道底板和两帮的落 尘吹起参与爆炸， 所以与瓦 斯爆炸一样， 也能造成连 续爆炸。 煤尘爆炸时会产生大量一氧化碳， 煤尘爆炸后 气体成份如表 l 所示。 表1 某矿煤尘 爆炸后气体成分 气 体成分 一氧化碳 二氧化碳 沼气 氧气 氢气 氮气 ％ 8 ， l 5 l 1 ． 2 5 2 ， 9 5 l ， l 5 2 、 7 5 7 3 ， 7 5 煤尘爆炸所具备的条件 2 ． 1 煤尘的爆炸性 煤尘是否具有爆炸性， 应通过煤尘爆炸试验来 确定。 煤尘爆炸性的强弱与下列因素有关 1 煤的挥发分。煤尘的 爆炸性与煤的挥发分 含量有着重要的关系， 因 此， 可以 用挥发分含量的大 小来作为煤尘 爆炸性强弱的指标， 用下式表示 v 莉 ‰ 10 0 ％ ’ 一 挥 发 分 固 定 碳 式中V 煤尘挥发分指数， ％； V l 5 ％爆炸性强。 煤尘爆炸性指数， 只是煤尘爆炸性强弱的一个 参考性指标， 不能绝对表示煤尘有无爆炸性。 还应同 时考虑其他因素。 2 煤尘的粒度。 尽管 煤尘具有爆炸性， 但粒度 大于 I n u n 时， 不能长期悬浮于空气中而不能参与爆 炸； 粒度极其微小的煤尘在空气中 很快氧化。 同样不 会爆炸， 只有粒度为O ， 0 7 5 n u n 左右的 煤尘， 才是参与 爆炸的主体。 2 ， 2 煤尘的浓度 悬浮于空气中的煤尘， 其浓度必须在一定范围 内 才会爆炸， 单位体积空气中能够发生爆炸的最低 浓度叫爆炸下限， 能爆炸的最高浓度称为爆炸上限， 据粗略估计， 设巷道断面为 ， 其周壁沉积一层 0 ， 0 4 n u n 厚的煤尘， 一旦飞扬起来就足以引起爆炸。 空气中含有瓦斯时， 会使 煤尘的爆炸下限降低， 增加了 爆炸的危害性。 引自 某研究所的成果如表2 所示。 表2 空气含 有瓦斯时对煤尘 爆炸下限的影响 瓦斯浓度 ％ O O ， 5 1 ． 4 2 ． 5 3 ， 5 4 ， 5 r 煤尘爆炸下限 g ／ m 3 4 5 3 5 2 6 l 6 6 6 维普资讯 1 5 8 鹭 瞧 晨 科 技 2 0 0 0 年 增 刊 2 ． 3 引燃温度 煤 尘的引燃温度， 一般为7 0 0 ～ 8 0 0 C ， 所以， 井 下明火、 爆破工作、 电火花、 瓦斯的燃烧和爆炸、 煤炭 自 燃等， 都能使煤尘引燃。 3 防止煤尘爆炸的措施 3 ． 1 防止煤尘生成和飞扬 1 煤层注水 水进入煤体后， 首先沿较大的裂隙以 较大的流 速， 逐渐包围了被裂隙所分割的煤块， 然后， 再以较 低的流速进入各类细微孔隙之中。 煤层注水的 灭尘作用有三个方面 ①湿润了 煤体内的原生煤尘。 ⑦有效地包裹了 煤体的 每一个部分。 ③改变了 煤体的 物理、 力学性质。 2 湿式打眼 湿 式打眼， 就是在打眼过程中， 用水湿润炮眼中 的 粉尘， 使其在炮跟内成浆状物流出 炮眼外， 其余的 粉尘与水混合变成粉浆， 不能飞扬于工作面的空气 中。最常见的湿式打眼有 风钻湿式凿岩和湿式煤 电 钻打眼。实践证明， 采用湿式打眼， 煤尘浓度可显 著下降。 3 水封爆破 水炮泥是利用装满清水的塑料袋填于火药前后 代替固 定炮泥使用， 当炸药爆炸时， 塑料袋中的水在 高温、 高压下变成水蒸汽和微细水滴悬浮于空气中， 起着捕捉粉尘、 减少 有害气体的作用， 从而达到降低 粉尘及有害气体的目 的。 4 扬尘点的粉尘防治 在井下煤尘产生的集中 点， 如回采工作面、 井下 煤仓、 溜煤眼、 翻罐笼、 输送机头、 装车站等， 辅设完 善的供水系 统和喷雾、 洒水设备， 这些喷雾洒水装置 在各自 适用的扬尘点发挥着重要的作用。 5 通风排尘 加强通风管理， 严格控制采掘工作面的风速， 从 通风 排尘角度看， 最适宜的风速是1 ． 5 2 ． O m ,／ 8 。 6 高效化学降 尘剂降尘 通过对水的表面性质、 粉尘的表面性质等进行 了 广泛的研究， 研制出 多种高效化学降尘剂， 高效化 学降尘剂通过比例混合泵或其他手段， 均匀地混合 于 防尘水中． 使喷雾洒水等措施的降尘效果得以提 高。 7 对井下巷道定 期清扫或冲洗。 3 ． 2 防止煤尘引燃及隔爆措施 1 采 用防爆型 或防火型的电气设备， 防 爆性能 要经常检查， 井下不得带电检修、 搬迁电 气设备。 2 严格管理火区， 要按 规程 规定， 经常检查 密闭墙， 并定期测定火区温度与煤尘浓度。 3 井下电动机、 局扇启动前必须在其附近2 0 m 内检查煤尘浓度。 4 加强矿灯管理， 发放的矿灯要合乎要求， 严 1 禁井下拆开、 敲打和 撞击。 ’ 5 对井下进、 回风巷和其它容 易积聚煤尘的 地 方进行洒水和撒布岩粉。 6 在井下适当地点， 设置岩粉棚和水槽棚， 以 阻止爆炸继续扩展。 4 防尘措施应用 据煤芯煤样煤尘试验， 各煤层火焰长度 5 0 0 7 1 5 n m l ， 扑灭火焰最低岩粉量 6 0 ～ 7 5 ％。通过挥发 分和固定碳换算得的煤尘爆炸性指数为4 0 4 7 ％。 各煤层均有较强的煤尘爆炸危险 性。 由于煤层薄， 顶板遇水易垮落， 采用煤层注水时 影响了采煤工作的安全， 所以未能推广应用。 经多年的 实践验证， 成功 地采用的降尘措施有 1 掘进迎头使用湿式电钻和风镐等设备进行 湿式打眼， 迎头放炮使用水 炮泥， 消焰防 尘。 ， 2 放炮后， 使用水封喷雾、 爆破自 动喷雾、 水幕 净化， 同时 加强通风排尘， 在装运煤岩时洒水， 放炮 前后冲刷岩帮。 3 巷道中浮尘定期冲 刷， 一般回风巷道每月不 少于3 次， 大巷每月不少于2 次。 4 隔爆措施采水槽， 定期检查水槽， 保持水槽 整齐平稳。 尽管煤尘爆炸性较强， 但由 于采取措施得当， 在 每年的安全检查中， 防尘指标均达到要求， 从未发生 过煤尘燃烧和爆炸事故。 0 一 维普资讯