【學(xué)員問(wèn)題】礦井煤塵爆炸？

　　【解答】指煤礦煤塵爆炸或伴隨瓦斯爆炸的瓦斯與煤塵聯(lián)合爆炸事故。

　　1.煤塵的爆炸性

　　煤是可燃物質(zhì)，當(dāng)它被粉碎成細(xì)小顆粒后，其表面積增加，因而其氧化能顯著增強(qiáng)。煤塵受熱時(shí)單位時(shí)間內(nèi)吸收更多的熱量，氧化發(fā)熱、吸熱，在300～400℃較低溫度時(shí)，就有大量揮發(fā)分放出聚集于塵粒周圍。這類可燃性氣體一經(jīng)與空氣混合便在高溫作用下再吸收能量，形成一定數(shù)量的活化中心。如此時(shí)氧化熱有效地傳給附近的煤塵，這些煤塵就迅速受熱分解，燃燒起來(lái)。此種過(guò)程連續(xù)不斷地進(jìn)行，氧化反應(yīng)越來(lái)越快，溫度越來(lái)越高，而活化中心也越來(lái)越多，達(dá)到一定程度時(shí)，劇烈的氧化燃燒便能發(fā)展成更為劇烈的爆炸。

　　煤塵爆炸的氧化反應(yīng)主要是在氣相內(nèi)進(jìn)行的，具有與瓦斯爆炸同樣的特點(diǎn)。

　　2.煤塵爆炸的必要條件

　　煤塵爆炸必須具備以下3個(gè)條件，缺一則不會(huì)發(fā)生爆炸：

　�。�1）煤塵本身具有爆炸性

　　不是所有煤塵都具有爆炸性。因此，對(duì)礦井的煤塵利用煤塵爆炸性鑒定儀器來(lái)確定煤塵有無(wú)爆炸性是《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的主要依據(jù)。雖然可以用樣品煤的工業(yè)分析計(jì)算出揮發(fā)分指數(shù)，粗略地判斷該煤塵有無(wú)爆炸性，但是這不能作為準(zhǔn)確依據(jù)。一般而言，無(wú)煙煤很少有爆炸危險(xiǎn)。

　　（2）煤塵懸浮在空氣中達(dá)到一定濃度

　　煤塵濃度，一般用單位體積空氣中所含煤塵的重量來(lái)表示：g/m3.

　　煤塵和空氣混合物，即懸浮狀態(tài)下的煤塵有爆炸界限。

　　煤塵的爆炸界限和空氣混合物中有無(wú)沼氣、火源的性質(zhì)及其強(qiáng)弱程度等因素有關(guān)。

　　試驗(yàn)證明，我國(guó)煤塵的爆炸界限在下述范圍：褐煤爆炸下限為45～55g/m3；煙煤為110～335g/m3；上限一般為1500～2000g/m3.

　�。�3）存在有引爆的熱源，即必須具有足以引燃煤塵的溫度——最低著火溫度

　　我國(guó)煤塵爆炸試驗(yàn)表明，煤塵引燃溫度，一般在700～800℃，少數(shù)為1100℃。

　　煤塵爆炸和瓦斯引燃一樣也有一個(gè)延遲時(shí)間，叫“著火感應(yīng)期”，即煤塵受熱分解并形成足夠數(shù)量活化中心所需要的時(shí)間。這一時(shí)間主要取決于煤的揮發(fā)分含量，揮發(fā)分越高，感應(yīng)期越短，一般為40～250ms.

　　3.預(yù)防煤塵爆炸的措施

　　（1）煤層預(yù)先注水

　　在回采前預(yù)先在煤層中打若干鉆孔，通過(guò)鉆孔注入壓力水，使水滲入煤體節(jié)理裂隙之中，增加煤層的含水量，以減少采煤時(shí)粉塵生成。

　　注水分深孔注水和淺孔注水兩種；

　　1）深孔注水�；夭汕邦A(yù)先在工作面前方回風(fēng)道或進(jìn)風(fēng)道安設(shè)鉆機(jī)，在煤層中沿傾斜平行于工作面打鉆孔�？咨顬楣ぷ髅骈L(zhǎng)度的2/3；孔徑75～100mm.注水鉆孔間距：陽(yáng)泉煤礦12m；寧夏石嘴山煤礦10～20m；本溪彩屯煤礦8m.

　　封孔是保證順利注水的關(guān)鍵。一般用水泥灰漿封孔，也可用塑性膠筒封孔。

　　注水的水壓較高，一般用20～40kg/c㎡；有條件的水壓可更高。

　　注水超前于回采的時(shí)間，至少需15天。

　　開(kāi)灤煤礦等礦采用深孔注水法，開(kāi)采時(shí)工作面煤塵濃度降低了65%～90%.

　　2）淺孔注水。在采準(zhǔn)班內(nèi)用普通電鉆打孔深為2.5～3.5m，直徑43m的注水孔，孔距1.5～2.0m，打好眼后，插入特制的注水器封孔注水。注水壓力不能太高，注水后10～15min，便可出現(xiàn)煤壁“出汗”現(xiàn)象，表明注水范圍內(nèi)煤層已經(jīng)濕潤(rùn)。

　　淺孔注水效果，趙各莊礦達(dá)到降低粉塵生成量70%；彩屯礦達(dá)到80%.

　　注水水源可用地面靜壓水，亦可用防塵用水管道直接接到注水孔。

　　深孔注水預(yù)濕范圍大，適用于中厚及厚煤層。

　　（2）水封爆破和水炮泥

　　即借爆破壓力將水注入煤層的一種降低煤塵生成量的措施。

　　水封爆破是在裝藥后，先放一段隔水炮泥，然后從孔口再放炮泥不塞到底，在兩段炮泥之間，插入注水管低壓注水，以此當(dāng)炮泥用。

　　阜新礦務(wù)局試驗(yàn)水炮泥降塵率達(dá)57%～72%.

　�。�3）噴霧灑水

　　在塵源發(fā)生地點(diǎn)噴霧灑水是捕塵降塵的最簡(jiǎn)易的有效措施。

　　在機(jī)組采煤、聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)組掘進(jìn)、裝煤、翻煤車、轉(zhuǎn)載、爆破等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中采取高壓水噴霧措施，將大大減少煤塵的飛揚(yáng)；爆破時(shí)灑水噴霧既降塵又消煙，縮短通風(fēng)排煙時(shí)間。

　�。�4）合理風(fēng)速

　　必須嚴(yán)格控制井下風(fēng)速，增大風(fēng)量或改變通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，同時(shí)相應(yīng)地調(diào)節(jié)風(fēng)速，防止煤塵飛揚(yáng)。

　　風(fēng)速與空氣中含塵量的關(guān)系比較密切。風(fēng)速過(guò)小，不能將懸浮的煤塵及時(shí)帶出工作地點(diǎn)（機(jī)組割煤時(shí)煤塵逆風(fēng)擴(kuò)散），使空氣中含塵量增多；風(fēng)速過(guò)大，雖可將浮塵吹走，但同時(shí)也把已沉降于巷道四周的沉塵重新?lián)P起，增加了工作面和巷道的粉塵濃度。

　　工作面的風(fēng)速應(yīng)控制在1.2～1.6m/s間為宜。

　�。�5）清掃積塵

　　沉積在巷道四壁的煤塵，一旦受到?jīng)_擊再度飛揚(yáng)，形成初爆的塵云，會(huì)為煤塵爆炸創(chuàng)造致災(zāi)條件。所以，礦長(zhǎng)必須定期組織人員按計(jì)劃對(duì)井巷進(jìn)行清掃、沖洗煤塵。巷道中的沉積煤塵清掃后要及時(shí)運(yùn)出礦井。

　　（6）防止煤塵引燃

　　1）預(yù)防瓦斯引燃而擴(kuò)展為煤塵爆炸，措施與防止瓦斯的火源相同。

　　2）管理好火區(qū)，防止因煤自燃而引爆。

　　3）杜絕明火、明電；禁止井下電焊。

　　4）加強(qiáng)電氣防爆的管理。

　　5）正確組織爆破作業(yè)，防止過(guò)裝藥、早爆、糊炮炸大塊。爆破前必須灑水。有不少煤塵爆炸事故是由放炮引燃的，所以必須遵守爆破作業(yè)的一切安全要求。

　�。�7）局限煤塵爆炸

　　這一措施的目的是將煤塵爆炸局限于較小的范圍內(nèi)。

　　開(kāi)采有煤塵爆炸危險(xiǎn)煤層的礦井，在礦井的兩翼、相鄰的采區(qū)、相鄰的煤層要用巖粉棚或水棚隔開(kāi)。

　　巖粉棚是由架設(shè)在巷道頂方的多塊放置不燃巖粉的板子所組成。每塊巖粉板上堆放一定量的巖粉，當(dāng)爆炸波傳來(lái)時(shí)，將巖粉棚推翻，使板上巖粉均勻地散落下來(lái)，在巷道中造成濃厚的不燃巖粉霧，爆炸火焰?zhèn)鱽?lái)時(shí)因被粉霧吸熱冷卻、熄滅而不能向前傳播。

　　巖粉棚上巖粉易于受潮而喪失其飛揚(yáng)性，所以需要定期更換。為解決這個(gè)問(wèn)題，除采用抗?jié)裥詭r粉外，可把巖粉裝入塑料大袋里，掛在巷道頂部，其作用與巖粉棚相同。

　　用盛穿水的水槽、水袋代替巖粉棚。水槽棚與巖粉棚的結(jié)構(gòu)與作用相似。

　　使用水槽棚時(shí)，用水量約為每平方米棚面200kg.

　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。