浅谈煤尘爆炸的预防措施

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[摘 要]煤尘爆炸是煤矿的重大灾害事故之一。本文结合煤尘爆炸的特征及煤尘爆炸的条件，根据《煤矿安全规程》的有关规定，就预防煤尘爆炸的措施进行了探讨。

[关键词]煤尘爆炸；特征；措施；事故预防

中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0052-02

煤尘爆炸是煤矿的主要自然灾害之一，这类事故死亡人数多，破坏性严重。煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度高达1600～1900度，使人员和设备受到严重损失。同时煤尘爆炸气体中有大量的CO2和CO，这是造成人员死亡的主要原因。

一、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。

4、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。

二、煤尘爆炸的条件

煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：一是煤尘本身具有爆炸性。二是煤尘在空气中呈悬浮状态，并达到一定的浓度。三是存在引爆的高温热源。

1、煤尘的爆炸性。煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸危险性，要通过由井下采取煤样，经煤尘爆炸性鉴定后确定。

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，才能引起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下线和上线浓度。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1000～2000 g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300～500g/m3。

3、引燃煤尘爆炸的高温热度。煤尘的引燃爆炸温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度计实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℃，温度越高越容易引起爆炸。

三、预防煤尘爆炸的措施

根据《煤矿安全规程》中预防煤尘爆炸的有关规定，预防煤尘爆炸可采取防尘、防止煤尘引燃和限制爆炸范围等措施。

1、防尘措施。减少煤尘发生量和浮尘量是防尘措施中最积极的办法，具体措施有通风除尘；消除落尘；湿式作业；密闭抽尘；喷雾洒水；个体防护；净化风流；煤层及采空区注水湿润煤体等。

2.防止煤尘引燃和爆炸措施。放炮产生的火源、电气火花、局部地点的火灾或沼气爆炸、金属摩擦热或碰撞火花等，都可以引起煤尘爆炸事故。引起煤尘爆炸的常见原因有：

（1）使用非煤矿安全炸药在煤层中放炮，放炮的火焰把爆破后扬起的煤尘点燃引爆。

（2）放炮时违章操作（如不掏净炮眼内的煤粉、不填或少填炮泥、用炮纸和煤粉代替炮泥、放炮前不洒水等），出现明火，将煤尘引爆。

（3）不适当地使用毫秒雷管，或在煤层中使用段发雷管，使后起爆的炸药产生的火焰点燃先前起爆形成的高浓度煤尘和沼气。

（4）在煤层中放连珠炮，用多根放炮导线连续放炮。

（5）在有煤尘沉积的地方放明炮，或在煤仓中放炮处理堵仓。

（6）倾斜井巷中跑车，矿车和轨道的摩擦热或碰撞火花点燃被扬起的煤尘。

（7）局部火灾或沼气爆炸点燃被扬起的煤尘等。

3.限制煤尘爆炸的技术措施。限制煤尘爆炸的主要技术措施是使已沉落在巷道周壁和支架上的煤尘失去爆炸性，以及当局部发生煤尘爆炸后，用事先准备好的手段，将煤尘爆炸局限在较小的范围内，阻止其继续传播和发展，减少其造成的损失。

（1）岩粉棚隔爆：岩粉棚是由安装在巷道中靠近顶板处的若干块木制岩粉台板组成，每块台板上放置一定数量的不燃性岩粉。当出现煤尘爆炸时，冲击波将岩粉台板震翻，板上的岩粉弥漫巷道。由于岩粉大量吸热而隔断火焰，阻止爆炸的传播。但岩粉必a须是，可燃物含量不超过5%；游离二氧化硅含量不超过5%；不含有毒有害物质；吸湿性差；色淡鲜明易辨认，粒度小。我国常用粘土面岩、石灰石、石膏或白云石等加工破碎制成岩粉。岩粉粒度全部通过50号筛孔，且其中至少有70%能通过200号筛孔。

岩粉棚上的岩粉量根据巷道净断面积计算，主要巷道不低于400千克/平方米，其它巷道不低于200千克/平方米。

（2）岩粉带隔爆：在巷道撒布岩粉的作用是增加煤尘中的不燃性成分，使通过岩粉带的爆炸性气体温度降低，热量消失，火焰熄灭而失去继续爆炸的能力，但撒布岩粉的巷道总长度不得小于300米。撒布岩粉后，应使煤尘与岩粉混合物中不燃物质的最低含量不低于80%。在巷道撒布岩粉时，所有的顶、帮、底及背板后侧暴露处都应用岩粉覆盖。对巷道中煤尘和岩粉的混合粉尘，每三个月至少化验1次。

（3）水槽棚隔爆：水槽棚子是用具有一定强度的硬质易碎聚氯乙稀和聚氨脂泡沫制成。水槽内盛满水置于距顶板100～150毫米处。当井下发生爆炸时，爆风压力将水槽崩翻并破碎，水瞬间分散于巷道空间内，形成水雾。水的比热较岩粉大5倍，吸热效果好，有利于消灭火焰，而阻止煤尘爆炸火焰的传播。

水槽的形状为倒梯形，容积规格有40升、70升、80升三种。

水槽棚应安设在巷道的直线段，布置成列。水槽棚总水量应按巷道断面每平方米400升计算。水槽棚中心间距为500～1000毫米。水槽棚的总长度不得小于30米。水槽棚距巷道轨面不得低于1.8米，距工作面不应小于40米，也不应大于150米。水槽棚内混入5%的煤尘后即应换水。