煤矿的抑爆系统.pdf

煤矿的抑爆系统 第六图书馆 煤矿 瓦斯爆炸 煤尘爆炸 抑爆系统世界煤炭技术高桥正好 齐戈平不详1989第六图书馆 第六图书馆 煤矿的 抑爆系 统 一 、前言 [ 日本] 高桥 正好 高术英夫 煤 矿 经常 孕 育 着 瓦斯 和煤 尘爆 炸 的 危 险 ，防爆的措施 之一是使用抑 爆装置 。抑爆 方 法有水棚和岩 粉棚 。特 别是 水棚 ，由于具 有 易维护管理和 较强 的抑 制火焰 的能力等优 点 ，被 广泛 使用 着 。但是 水棚 也有缺点 。 井下发生爆 炸时 ， 在爆 炸火焰到 达之前 ， 首 先是 爆炸气浪 先到 。如 果水 棚在巷道 内的 位置恰 当 ，爆炸 气浪 将水棚掀翻 ，使棚 内的 水 飞散出去 。飞散的水可 以冷 却并消灭 随气 浪之后而 来 的爆 炸火焰 。这样 水棚就可 以降 低爆炸 造成 的危 害 。但如 果爆 炸气浪 的强 度 不 足 以将水棚掀翻 ， 水 也不会 飞散到 巷道 内 ， 自然 无法冷却 乃至消灭火焰 。根 据美国矿 山 局 的试验 ，火焰传 插速 度不满 7 6 m／ s的爆 炸 以 及在距水棚 6 0 m 内发生 的爆 炸 ， 水棚 没有 充分 的抑制效果 ，因此有 必要 开发对较 弱爆 炸有效 的抑爆 系统 。 从 1 9 6 0年下 半年 开 始 ，以美 国矿 山局 和西德 的托雷莫 尼亚 试验煤 矿等为主 ，对这 种抑爆 系统进行 了研 究 。这种 系统的基本概 念是 ， 在利用检测器获知爆炸发生的同时， 位 于后方 数十米处 的喷射 装置将 自动 喷射抑制 剂 ，扑 灭传插来 的爆 炸火焰 。 由此可知 ，开 发这种 系统的关键在 于研制检测 器 、抑 制剂 的喷 出方法以及选择 有效 的抑制剂 。 喷射装置基本上采用以下两种一是在 抑制剂容 器中安装引爆 线 ，依靠 引爆线 的爆 破力将周 围的抑 制剂 喷散到空 间的方法 ；二 是在 容器 内注 入高压气体 ，依靠气 体的释放 力将 抑制 剂喷 出 的方法 。爆炸检 测器 目前采 用的是热 电偶 或 紫外线 传感器 ，因为这两种 检 测器都 能准确 、 迅速 地感应到 爆炸火焰 。 另 外 ，关 于抑制 剂 ，根据实 验室 的试验 和在实 际 规 模 中 应 用 抑 爆 系 统 的 试 验 ，溴 化 锎 C F B r 气 体 、 水 和 AB C NH H2 P O‘ 粉末等 都 有出色 的阻止爆 炸效果 。 以上所讲 的这 种抑爆 系统被称为 动作 式 抑爆 系统 。 7 O年代 后半期 开始新型阻火 系统 的开 发得 到 了发展 。这种 系统也采用 动作 式 抑爆 棚系统 ，但抑 制对象不 是正在巷道 内传 插 的爆炸波及 火炎 ， 而 是刚刚发生 的爆炸 。 在 煤 矿 ， 发 生爆 炸的火源 有 电路系统 的电火花 、 静 电、切割时的摩擦发热等等，半数以上是 切 割耐摩擦发 热引起 的。阻火 系统是装置 在 回采工作面机 械或 巷道掘进机 械上的 ，可 以 在 瞬间感 应到 摩擦 起火引起 的爆 炸 ，并 喷出 抑制剂来灭火。该系统的基本结构和动作式 阻 隔系统 一样 ，但 检测器仅 使用紫外线传感 器 。 本文 述及 的动 作式抑爆 系统和阻火 系统 主要 是根 据 国际矿 山安全研 究所 会议 论文 集 和美 国矿 山局 的报告 归纳整理的 。下面先讲 一 讲梅成系统的三要素，然后再从应用角度 讲一 下系统 的构成和 试验情 况 。 、系统 的构成要素 动作式 抑爆系统 以及阻火 系统都是 靠检 测器感应爆炸，再根据检测器发出的信号起 动喷射装置 ，将抑制剂 喷射 到空 间 ，它们的 基本结构是一样的 。这里主要讲一讲喷射装 置 、检测器 和抑制剂 。 1 ．喷射 装置 抑制剂 的 喷射装置 大致分为 利用 引爆 线 的爆破力和 利用高压气 体的释放 力两种 。现 9 Q 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 在尽管各 国都使用各 自的规格 ，但基 本上没 有太大 的差 别 。这里 以美国矿 山局 的卡 尔道 克斯型和凡 奥尔型 以及 德国的托雷 莫尼亚型 的喷射装置 为例作一 下介绍 。卡尔道 克斯型 和托雷莫尼亚 型是 引爆 线式的 喷射装置 ．凡 奥 尔型是高 压气体式 的喷射装置 。 ／ 5 钳 c m ＼ 、 臂 径 I 王 1 氟 埘脂 腔 ㈣ 嚣 j l I I 长 1 5 c m． 带有 4 条墟 长 门 型 卡 尔 遭 克 斯 图 1 卡 尔道 克斯 喷射 装 置 卡尔道克斯型 喷射装置 见 图 1 由外径 1 5 c m，长 5 1 c m 的金属 圆筒和 2个 当圆筒 盖 使 用的、 用 发泡 苯乙烯 制的 圆盘组 成 。 2个盖 用环 氧树脂 固定在金属 圆筒上 。容 器的容量 约 1 0 ／ ， 其中有抑伺剂和引爆线。 迄今没有发 现有关卡 尔道克斯型 引爆 线的记载 ，不过卡 尔道克斯原 型 的阿鲁米 秋布式喷射装置 中采 用 的 引 爆 线 是 用 6份 三 甲 撑 三 硝 基 安 RD X 和 4份酒 石酸钾 I L H T 混 合而成的 ， 按 每米约 8 0 g的比例使 用 。引爆 线接到传感 器的信号后便 自动点着 ，容器 内的爆破 压力 约 1 0 0 0 个 气压将两个 盖子冲 飞 ，把抑制 剂喷射到巷道 内。这时 ，为了使位于巷道壁 附近 的卡尔道克斯 喷出 的抑制剂 能广泛地 喷 散 到巷道空 间 ，圆筒 容器的 中心轴 可向左 右 1 0 翻转 l 2 。 。 抑制剂 用 的是水或粉末灭火剂 ， 点 火 后 ，约 2 5 ms开始 喷 出，约经 5 0 ms 将抑制 剂喷满整个巷道 平均断面积 约 5 ． 1 m 。 德 国的托雷 莫尼亚式 喷射 装置 也采用 日 I 爆 线 。 这种 装置将 以前 的水棚作部份改进 ， 内 部 安装引爆线 ，因此构造简单 是该 装置 的特 征 。该装置 容量为 8 0 1 ，仅用水 作抑制剂 ，日 I 爆 线是 用季戊炸药 作的 。引爆 线接 到检测器 的信号后被点着 ， 爆破 力将 塑料容器破坏 ， 使 水 喷散到巷道 内。全断面 被水喷过 约需 2 0 0 3 0 0 m s 。另外 ， 为 了动作时的安全 ，除引爆 线要做 泡沫涂层外 ，还用防护 阿将整个 水栅 阿住 ， 以防被 破坏了的水棚 也飞到空间去 。 表 1 是 其它主要 引爆线 型喷射装置 的规格 。 各 嗣使 用的 引爆 线型喷 射 赣置 充满 巷道 断面 国名 容器 日 I 爆 线 的 时间 直 径 1 5 0 mm， 长 l l 0 0 mm 季度炸 药 点 火以 后 波兰 窖 积 2 0 1 的 1 2 s ／ m 5 0 8 0 ms 圆筒形容器 厚 0 ． 3 mm， 直径 { 3 ～{ 4 点 火以 后 ；击国 l l s ／ m 唧 的素 乙烯 筒 ， 1 5 0 ms 可窖 木 5 o l 直径 1 5 0 ra m， 季戊炸药 点火以后 英国 长 9 0 0 ram 的 醋酸 纤维 圆筒 1 O g ／ m 1 5 0 ms 图 2是凡 奥尔公 司受美 国矿 山局委托 开 发 的喷射 装置 。这是 以高压气 体 的释放 力为 抑 制 荆 喷 出 动 力 的装 置 ，该 装 置 由外 径 约 3 3 c m 的球 形箱 和 内径 约 8 e ra 的 喷 嘴两部分 组成 。箱 内充满抑制剂 和高压气体 。一接到 检测器 的信 号 ，雷管便 将隔膜 破坏 ，从喷 嘴 喷射 出高压 气体和抑制剂 。高压气体采用 的 是氮气或溴 化锎气体 ，将水或粉末 灭火剂 释 放到 井下 。另外 ，溴化 锎气体 本身就是 非常 出色 的灭火剂 ，所 以往往 单独 使用 。若用压 力为 1 4 4 g ／ c m 的氮 气将 占容器 7 0 的水 喷 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 出 ， 从 雷管点火开 始 1 5 ms 就开始 喷水 ， 约用 2 0 0 m s的时 间将全部 水喷放完 。 2 ．检 测器 传 惑器 井 下发 生爆炸 时 ，压 力会上升 ，同时发 热和发光 。爆 炸检测 器就 是 以压力 、热和光 为对象进行 爆炸检测 的 ，因此检测 器要对爆 炸有极强的选 择性和敏感 的反应 。抑爆 系统 是使抑制剂 喷射到爆炸火 焰上面 ，扑灭 火 图 2 凡 奥 尔型 喷射 装置 焰 ， 这就要 求检测器最好能仅 对火焰 有感 应 。 作 为抑 制系统 的检测 器 ，需要把爆 炸火焰伴 有的热或光作为检测对象的传感器 ，所以热 传感器一般使用热电偶 ，光传感器一般使用 紫外 线传感 器 。 1 热电偶 当井 下发 生爆 炸，爆炸火焰 在巷道 中传 播时 ，如果热 电偶 的位置恰 当 ，爆 炸火焰就 会使 热电偶 受热 。这 时 ，如果元件 感应 速度 快 ，控 制装置 的设定条 件合适 的话 ，就能在 5 m s内检测到爆 炸火焰 。西德托 雷莫尼 亚 系 统的热电偶采用的是直径 0 ． 0 7 5 mm的铂一 铂 铑 台金组成 ，本 质安全型 电路 ，在一定 时间 内，当温 度上升 4 5 K时 ，抑制剂的 喷射 装置 便开 始工 作 。 热 电偶 有以下特 点 适用 于各种爆 炸 ； 勿需保 养 ； 不受 污染 的影响 ； 电气 设备安装 简便 2 紫外 线传感 器 要检测爆 炸火焰 ，就需要捕 捉火焰表 面 放射 出的紫外 线 。紫外 线传感 器不像热 电偶 要 等到 火焰 到达 时才能感 应到 ，它 能更快地 检 测到爆 炸 ，作 为阻火系统 的检测 器 ，是不 可缺少的。从感受到光 ，到发出信号，反应 时 间是 l ms ，反应 非常快 也是紫外 线传感 器 的一个 特点 。 燃烧 的火 焰除放 出紫外 线以外 ，还能放 出可视光线 和红外 线 ，但是 ，由于巷道 内的 其它 各种光 源也能散发这两 种光线 ，所 以无 法利 用可视光线 和红外线作 为检测 对象 。图 3是钨灯 的波 长范 围。荧光灯 以及 钨灯 除放 射 可视光线 3 8 0 7 8 0 n m外 ， 还放射 红 外线 ，但投 有发现 放 射紫外 线 特 别是 一 2 1 O h m 上下 。 钨 灯 图 4 也放射 紫外线 ， 但 大部分被玻 璃吸收 了。另外 ，对于岩石 和切 割工具碰 击时产生 的摩擦火 花 不一定 引起 火灾 ， 红外 线传感器有感应 ， 紫外线 传感器 却 没感应 。这 一点对 阻火 系统来 说却是个 问 图 3 荧光灯的放射波长 题 由此 可知 ，紫外 线在井 下比较 特殊 ，只 ‘ 1 1 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 有火焰 才能产生 。 紫 外线传感器部分是 半导体型 的 ，但它 们主要是 利用外部光 电效果的放 电管 型 。作 为抑 制 系统的检测器 ，现 场实际应 用的也是 这种类 型的 。 例 如西 德在 B V S系统 中采用的 紫外 线传感器 。 紫外线传感器 易受浮辩 粉尘的影 响 ，因 此必 须对在岩层和 煤层 中工 作的机械 切割 部 使用 的抑制系统采 取相应措 施 。为提高检测 器 的机 械强度 ， B V S系统 采用 了高 品位钢 材 。 同时 ，为防止粉尘的附着 ，用 2 ． 5 个气压的 压缩 空气对检测窗 进行清洗 ，采取 这些预 防 措 施 ，即便 粉尘浓 度 达到 5 0 0 g ／ m 的程 度 ， 也可 以检测爆炸火焰 。另外 ，检测 上有一个 问题需 要注意 ，前 面提到的用风镐 敲击富含 硫化矿 的砂 岩时 ，摩 擦火花有可能使 紫外线 传感器 出现错误 动作 。 XBo j l I 1 f I I ． f ／ l ～ J 一 圈 4 钨灯的放射波长 3 ． 抑 制 荆 热 、氧 空气 和 可燃物 品是燃烧 的三 要素 ，因此要 消灭火 炎可以甩 去掉三要 素中 的任何一要素或利用化学手段切断燃烧反应 的链锁关系等方法。一般说 ，灭火荆是靠冷 却或切断燃烧 的链锁 反应来灭火 的 。抑制剂 采用的也是这些灭火剂。水和岩粉主要是靠 冷 却和稀释效 果来灭火 的，演化锎气体和 A B C粉末 等 却 主要 靠 切 断 反应 链 米 扑 灭爆 炸火焰 。美国 矿 山局 曾对这些 灭火 剂的灭爆 12 炸火焰的效果 进行过 多次 试验 ，这里主要介 绍 赫特伯格 氏 1 9 8 2 的报告 。 美 国矿 山局 用 图 5所示 的容 积 为 8 的 试验筒 进行 了试验 。筒 内可装满各 种浓度的 甲烷 与空气 的混合气体 ，粉体通过 哈茨曼方 法被筒 内气体 喷 出 ，形 成粉 尘云 。由电火花 引火 。该装置可 以光学 测定粉尘云浓 度 ， 坦 ． R 出 帽 ■ 图 5美 国矿山 局 8 筒 爆 炸试验 装 置 所 有尺 寸为 c m 图 6 8 筒 中抑制 瓦斯爆 炸 的效 果 还可以甩 压力计检测爆炸力。 试验牟 采用的 ，j TtI l -f l _I 唔 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 甲烷和空气的混合气体是按化学量计算的混 合气体 ，煤尘云是用各种浓度的匹兹堡煤的 煤 尘 以下是试 验结果 。 图 6显示 甲烷与 空气 的混 合气体的爆炸 力和抑制剂浓度 的关 系 。一般 说 ，灭火能 力 强的灭火剂在较低浓度下爆炸力为 0 。图中 灭 火能 力居 第 一位 的 A B C粉 末 是 以磷 酸铵 NH H P O 为 主要成份 的粉末灭 火剂 ， 是灭 火能 力最强 的灭 火剂 之一 ，所 以也被广泛用 于 一 般 火 炎 的灭 火 。P u r p l e k是 碳 酸 氢 钾 K H O 3 ， Mo n n c x是 碳酸氢钾 和尿 素 的混合 物 ，岩 粉是碳 酸钙 ，从 以上的试验结 果可以 得出要抑制 甲烷与空气的混合气体爆炸所需 的 各 种抑 制 剂 的最 小 浓 度 。表 2是 试 验 结 果 8 1 ■豹抑锎瓦新慑炸的抑制剂浓度 表 2 抑崩剂 { 盎度 s ／ re 浓 度 重 量 Am3 NHm ‘ 2 90 81 Nnr 0 e 舶 ‘ 肚 ND 4 0 O 86 M咖 n “ KHo Ur n ～ 8 00 9 2 Pu r deK KI -l C Q 1 15 0 9 5 ．Mu m ALn 7 1 20 0 7 9 5 R du s t Ca C O 71 2 0 0 7 9 5 E 瞒需的量怔限度的拇制村浓鹰 目 7 8 筒的抑蒯煤尘爆炸的效果 图 7给出了抑制煤尘爆炸所必须的抑制 剂浓度。纵轴为煤尘浓度 ，横轴为抑爆所需 的最低限度 的抑制剂 浓度 。 图中说 明 A B C粉 末具 有很强 的抑制 能力 。表 3 是 对其它抑制 剂进行 了同样试验 后的结果 。表 中各数值是 抑制剂在混 有煤尘 的混合物 中所 占重 量的百 分 比。 在 8 1 倚中抑制蠛尘爆炸时所需 的抑翩剂浓度 表 3 抑制 剂 浓 度 重量 KHCO Pl Ⅱ脚eK 7 8 C C Os 岩糟 5 6 ～ 6 0 ～ 54 Na Cl O CD 4 8 M8 0 3 9 c P0． j 3 9 C ‘2 H2 0 3 5 NHm ‘ Bc 2 0 以上是 粉末 灭火剂 的抑制效果 。另外 也 对具 有高 灭火 能力 的溴 化铜 1 3 0 1气体 进 行 了各项研究。高木等人 1 9 8 0 采用纵形爆 炸试验筒 ， ’对在各种浓度的甲烷与空气的混 合气体中进行抑爆的溴化锎 锄’ 气体浓 度进 行 了研 究 。 该 装 置 尉 8 是 下 端 密 圉 8 纵 形爆 炸试 验简 封 、上端开 放 的爆 炸筒 ，长 1 7 0 c m，内径 i 0 ． 5 c m 甩聚硫 酸酯制造 ， 内部充满 甲烷 、 澳 化锎与空气的均匀混合气体 。用电火花在距 下端 2 0 c r a处点 火 ，同时用 压 力计测 定爆 炸 压 力 ，并 用照像 观测 火焰 长度 。 l 3 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 3 I 5 6 C F1 Br f 1 图 9甲烷 、漠 化锎 1 3 0 1 与 空气 的混 合气体 的 爆炸 界限 图 9为试 验结果 。一般说 ，所谓爆炸 就 是火焰 的 自由传播 ，这里把 压力 的急剧上 升 的范围定 为爆 炸界 限 。 图 中实线是爆炸 界限 ， 所投的溴化锎浓度只要比实线值高，就可以 遏 止住 火焰 的 自由传 播和 压力 的急剧上 升 但 即便在爆炸界限 外 ，在 电极 附近也会产 生 火焰 ，因此对爆炸界 限 以外 的火焰 长度以及 溴化镧浓度 的关 系进行 了研 究 ，结果发现有 一 个火焰长度急剧变化的范围。以火焰长度 3 0 e ra为界可 以清楚地分开 因此 ，高木等人 把这时的浓度命名为抑火溴化镧浓度，实际 上是用 溴化锎气体 抑制或 防止爆炸 的一个指 标。据此，抑制火炎时必要的溴化锎气体浓 度是 甲烷 浓度在 9 左右 时 ， 抑制 火炎的溴 化镧浓 度为 4 ． 7 。 溴化 锎气体 的问题在 于灭 火时会分 解有 毒气体 。对此 ，弗诺 F u r n o ，1 9 7 8 有过详 细的报告 溴化锎 1 3 0 1气体的分解气体是 氟化氢 咿 和 溴化氢 HB r 。 遭 受 1 5分钟 的致 死 量 分 别 为 H F为 2 5 0 0 p p m，HB r是 4 7 5 0 p p m。表 4是在工作面 点燃 甲烷气体后 ， 在距 工作面 4英尺 约 1 ． 2 m处用凡 奥尔 灭 火时 生成 的气体浓度 。 在 距工作面 2 0 英尺 约 6 m 处取样 。 从 结果看 ，怫诺 F u r n o 认为 ，如果灭火 时火 焰 直径在 2英尺 约 0 ． a m以下 ，应不 存 1 4 抑 制瓦 斯爆 炸 时澳化 饲 1 3 0 1的 分解 气 体浓度 袭 { 熄灭 时 间 火焰 直径 { 寞化氢 氟 化氢 ms 英 寸 p p m p v m 6 0 1 6 0 ．5 0 ．3 01 l 8 3 3 0 5 2 0 3 2 1 6 l l 8 2 6 31 2 8 1 3 5 3 1 2 2 3 4 1 5 2 4 0 5 9 4 3 5 1 演化 锎 1 3 0 1 2 5 ～l b系统 据工 作面 {英 足 2据工 作面 口 2 0英 足处 的取样 数据 。 在 毒性 问题 。另外 ，奠 尔 Mo o r e 在通风条 件下对有 毒气体 的释 放做过 了解 。对 工作面 滚筒采煤机摩擦起火引起的爆炸 ，如果在起 火初期便 扑灭的情况 下 ，操作 人员 在 1 0 m。 ／ s 的通 风条 件下 ，在 1 5秒钟 内所遭 受 的 卤化 氢 量是 1 7 s p 呷 ， 这 只能 使眼和 气管受到很 小 的 刺 激 。 三、抑制系统的试验以及应甩实例 将 以上介 绍的三种分装置组 装起来便构 成一个系统 ，用这 种系统做抑爆试 验 。以下 介绍 几个例子 。 1 ． 美 国矿山局 的动作式抑爆 棚试骚 这 个试 验 的 目的是想 了解在 实际规模状 态下各 种抑 制荆 的抑爆能力 。试验 采用的是 卡 尔道 克斯以及凡 奥尔型喷射装置 。 试验 是在巷道 平均 断 面为 5 ． 1 m 、长 为 3 9 6 m 的试 验煤 矿单 一巷道 中进 行的 。 在 巷道 工 作面 附近 用塑 料膜 制成 气体室 ，并使其爆 炸 。 爆炸 使距 工作 面 l o 。 ～1 3 0 m范 围 内撒布 的煤尘飞扬 ，诱 使其爆炸 。在 距工作面 7 5 m 处 安置 了红 外线 传感器 ， 1 0 0 m处 安置 了卡尔 道 克斯 或凡 奥 尔型 喷 射装置 。另外还 在 1 1 8 m 和 1 9 8 m 处安置 了火焙传感器 ， 以 了解 抑爆情况 。 表 5是 测 定 结 果 中 的 一 例 。表 中 “ 抑 制 栏是 爆 炸火焰 在到达 1 1 8 m处 以前就 被 灭掉 。“ 部分抑制 栏是 在 1 1 8 ～ 1 9 8之 间被 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 灭掉的 没抑制 栏 是爆 炸火焰 越过 t g S m 处 的意 思 从这 个结果看 和 P u r p l e K P u r p l e 钾 比较起 来 ，水和溴化 锎显示 了出色的抑 制效果 在试验巷道中抑制煤尘爆炸的试验 衰 5 试 试验 试 验 区 抑爆 棚 抑 制剂 抑爆 棚 处的 验 煤尘 散布 布燃 物 质 种类 抑 制剂 浓 度 火 焰速 度 判断 组 序号 量 m s ／ L k g mg 九 m A 3 5 8 7 3 0 0 6 7 ． 5 卡 尔 遭克 斯 P - K，6 0 3 3 0 】 4 0 抑制 3 5 8 8 3 0 0 6 7 ． 5 卡尔遭克斯 P - K ，4 0 3 3 0 】 { 9 部分抑制 3 5 8 9 3 0 0 6 7 ． 5 卡 尔遭 克斯 P - K，2 0 l l 0 l 5 6 没抑箭 3 5 9 1 3 Q 0 6 7 ． 5 卡尔遭克斯 水，2 0 l 5 0 】 l 4 部分抑制 3 5 9 4 3 0 0 6 7 5 卡尔道克斯 水，2 0 1 5 0 1 l 0 部分抑制 没抑箭 3 5 9 5 3 0 0 6 7 ． 5 卡 道 克斯 P - K．2 0 】 6 0 】 3 8 B 3 6 8 1 2 0 0 6 5 凡奥 尔 P - K，3 6 2 6 0 l l 2 部 分抑 制 3 6 8 2 2 0 0 6 5 凡奥 尔 P _ K一3 6 3 8 0 6 4 抑制 3 7 2 7 2 0 0 6 5 凡奥 尔 永 ．1 5 l l 0 l ‘ 3 抑箭 3 6 9 4 2 0 0 6 5 凡奥尔 永 ．1 3 7 0 l 8 3 部分抑黼 3 7 2 4 2 0 0 6 5 凡奥 尔 f，l 0 6 4 9 l 抑 制 H ． 5 抑 箭 3 7 2 5 2 0 0 6 5 凡奥 尔 永 ．1 0 6 0 l 3 7 H．5 抻 箭 3 7 2 8 2 0 0 6 5 凡奥 尔 H，l 5 5 7 l 0 7 C 3 7 1 7 1 5 0 6 7 ． 5 凡奥 尔 永 ，2 5 1 2 0 l l 0 抻 箭 3 7 1 8 l 5 0 6 7 ．5 凡奥 尔 F-2 0 ．8 0 l 4 8 H ． 5 ． 抑 制 3 7 2 0 l 5 0 6 7 ． 5 凡奥尔 F ，l 0 7 0 1 2 2 部分抑制 H ． 2 3 7 2 1 】 5 0 6 7 ． 5 凡奥打 F ，l 0 6 0 1 2 0 部分抑制 H ， 2 3 7 2 2 l 5 0 6 7 ． 5 凡奥 尔 Ht l 2 4 6 l 2 2 部分 抑制 拄 ；P - KP u r p l eK}F泡津 l H溴 化铜 用 以上的试验 方法对各 种抑制剂进 行了 同样的试验 ，在 实际规模条 件下各种抑 制剂 对煤尘爆炸 所具 有 的抑制能 力可以按下 列顺 序排 列出来 。 A B c粉 末 NH ‘ 溴 化 锎 i 3 0 1 C F 3 B r 溴化锎 和水 的混合 物 水 B C D Na C I S u p e r K KCL Ⅸ Na HCO 岩粉 C a c o 3 P u r p l e K 1 1 { c o a 以上 这 些抑 制 剂 的相互 关 系 与 用 8 试 验 筒 的试验 结果 表 3 正好 相符 2 ．托 雷 莫尼 亚 式 动 作 式抑 爆 系统 这 种 系 统 的 喷 射 装 置是 经过 改 造 的水 棚 ，检测器是用 热电偶 ， 现 已进 入实用 阶段 抑爆 棚安置在距工 作面 l 0 0 ～2 5 0 m处 ， 棚和 检 测器的 间隔是 3 5 ～5 0 m。当检 测器在一 定 时 间 内感应到温 度上 升 4 5 k时 ，便 发出使棚 动 作的信号 另外 ， 该 系统备有 可以 2 4小时 动作 的紧急 电源 抑爆 所需水量 为每平方米 巷道 断面 8 0 1 。 动作式抑爆棚 的特 点在于是靠 自身的力 量 使水喷射 出去 的 ，因此一个容器 所能罩住 的空 间比从前 的水橱要 大得多 ，这 样可以成 1 5 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 功 地控制 住抑 爆棚 占有 的空问 。 它的 出现 ， 随 着逐 年巷道形式 的变化 ，展示 了新 的使用 方 法的可能性 。 3 ．用于巷道掘进 的 B V S系统 随着掘进 的机械化 ，切割 引起 的摩擦火 花而造 成的 甲烷 和煤尘爆炸 的危 险性 日益增 大 。仅 德 国的威斯 特阀兰 区内 ，1 9 7 7 1 9 8 4 年 间掘 进机 造 成的 甲烷起 火 就有 2 2起 该 系统是 掘进机用 的抑制摩擦起火 的系统 ，由 紫外 线 的传 感 器 和高 压气 体 型 喷 射装 置组 成。喷射装置 由装 在悬臂两侧的 6个容器组 成 ， 用 1 2 0气 压的氮气把 8 k g的 A B C粉末在 6 0 0 m s内喷 出。为保护 容器和喷 嘴不受 飞岩 所损 ，按装时注意不要使其露出悬臂外。为 了能够监视整个切割面 ，紫外线传感器按装 在 切割 部两 侧 ，离 钻 头的距 离为 2 ． 5 ～3 m， 抑制 剂在悬臂整 体的周 围呈同心 圆状喷射 抑制系统 的电源开关 ON -- o f f 虽然与 切割 马达的 电源开关连 动 ，但 马达电源被切 断后 ， 抑制 装置 仍可以再动作 l 0秒 钟 。 这是 因为马 达断 电后 ，切割 部 的运转 动作仍要持 续数秒钟 ，这 期 间仍 有摩擦起火 的危险 。 4 ． 用 于长臂 式采煤 机 的摩擦起 火抑制 系 统 英 国在 1 9 6 5 1 9 8 4年 间 由于工作 面 机 械 f 起 的甲烷 起火共有 2 5 3起 。这些都 与 甲 烷以及煤尘爆炸 紧密相关 ，危险性极大 。布 罗英 B r o u i n g ，奠 尔 Mo t e 一直对滚筒采 煤机摩 擦起火 日 『 起 的爆炸进 行抑制 方面的研 究 。 这里 ， 从 他们一连 串研 究 中选 “ B型工作 面点 火 进行重 点介绍 。 图 l 0 滚 筒采煤 机 的抑制 系 统 P _ I 压力发射器 }T 。_热电羁}P s 一塑料膜‘s 一抑鼻器- M一甲烷取样点-Hc 一高速像机 {V e 一录相机}M R 一 甲烷贮藏装置 ‘ 一气体速度传感器一卜 点J处‘ 紫外线传感器 。 图 1 0 是 滚筒采煤机 MRD E --MK2 和抑 面 内，用 聚乙烯膜 隔开 的空间注 入 甲烷 气体 制 系统 全 部机械和 系统都 安置在 模拟 工作 并 加以搅拌 ，抑 制 系统 由紫 外线 传感器和 高 _ 1 6 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 h , f 乜 压气体喷射 装置组 成 传感 器 安装在 可 以充 分 监视滚筒 的地方 。喷射装 置 准备 了 7个容 器 。但 一次试验 中只用 其 中的 4 ～6个 。容器 内充满 了溴化 锎气体 ，或 以磷 酸铵 为主体 的 F U R E7 7 0 。中速 型喷射 装置 ，驱 动压 力为 5 2 b a r每秒 喷射量是 4 0 k g 。 另讣 ， 关 于喷嘴 ， 图 中的 S ，S s 是 网眼型喷 嘴 ，其它是 长方形 喷 嘴 。同时采用压力计 和摄象 机进行 测定 。 试验 时 ，用 聚 乙烯膜 隔开 的空 间和滚 筒 内部都 充满 了 甲烷与 空气 的均 匀混 合气 体 ． 点火是 在切割部 煤层 的顶 或底 板 处进行 。甲 烷 浓度 为 9 ． 5 时 ，火焙速度 为 2 7 m／ s ，甲烷 浓度 为 6 时 火焰速度为 1 6 m／ s 另外 ，从 点 火到感应 的时 间则 由于气 体浓度 和 点火 场 所 的不同而不 同 ，大 致为 3 5 ～ l 6 0 m s 。 j ⋯ 翼 至Ⅲ 蓍 j 薹 兰 三 B 喜 三 望 墼 三赢 蛋豳 堡 散吣 图 1 1 抑 制 火焰 系统 的试验 结 果 斜 线显 火焰 的传播 区；A、B是顶 板点 火 ； c和 D是 在底 板点 火 图 1 1 是抑 制试验 的结 果 。 判断抑 制是 否 成功， 取决于火焰是否通过了抑制屏障 ， 到达 采煤 机操 作人 员处 。试验 结果 ，当顶 板着火 时 ， 即便是 很强的爆炸 也可以成 功地抑制 住 ； 当 在底板 着火 时 ，在 甲烷 浓度 为 9 ． 5 的 条 件下 ， 抑制失 败 了。 这是 由于感应 时 间比顶板 着火 多用了近 2 倍 的时 间 ，因此当抑制 剂 喷 射 时，火 焰 已广 泛 传 播 ，无 法 罩 住 整 个 场 面 。 今后 的课题是 ． 要改善 检测 环节 ， 以减少 从 起火到 感应 的时间 。以及检测 器如何 防止 切 割时产生 的粉 尘等 。 四 、结语 展望当今 各国对 抑爆装 置 的开发 ，开 发 主体 已从 动 作式 抑 爆棚 系统 转 向抑 火 系统 。 其原 因有 2点 一是抑 制剂喷射 时间的问题 。 要成功 地扑灭爆 炸火焰 ，就要 在传播 火焰 的 前方将 抑制剂撒 满巷道 的各 个地方 。喷射过 早 ， 抑 制剂 会提前流 失 。 而且 ， 若采用粉末灭 火剂或 水 ，灭火 剂的 降落还有 造成上方 出现 裂 隙的危险 ，或 由于灭火 剂 中的成分 附着在 巷壁 以至灭火 剂被稀 释 。另外 ，如果 喷射过 迟 ， 系 统对 抑爆便 失去意义 了 实际 上 ， 调整 时闭就是调 整检测器 和喷射 装置 同 的间隔大 小 ， 从 感应瞬 间到喷射 开始 ， 这段 时间要被 固 定 下来 。不过 爆炸火焰 的传 播速度 由于 可燃 物的 浓度和 广度 以及 巷道 的大小和 形状 的不 同而 有很 大 差异 ，因此采用 动作式 阻爆橱 阻 止全 部的爆 炸是有 困难的 。现在 的一个 问题 是 ， 动作式 抑爆 即便能够 成功地抑制爆 炸 ， 由 于 感应 时 间 慢 在 抑制 过 程 中便 已造 成 灾 害 了 ， 而 阻火 系统 由于感应 时间快 ， 可 以迅速 阻 止成功 ，避免 灾害。正是 由于 以上这些 原 因， 阻止 系统 的开 发便 从 动作式抑爆 棚转 移到 阻 火系统 了 。 今 后 ，我 国 日本 在 开发抑爆 系统 时 ， 要 考虑托 雷奠尼亚 式动作 抑爆棚 。这种 抑爆 棚 构造简单 ， 再加 上具有水栅 的性能 ， 所 以非 常 灵活 。关于抑火 系统 ，最 好用 A B C粉末作 抑 制剂 ，但 还要开发 能够根 据不 同场合也 能 利用溴 化锎气体 的高压气体型 的喷射 装置 。 采 矿 巴保 安 ， 1 9 8 8 ，№ 5 ，2 7 3 9 齐 戈平译斩伟校 1 7 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆