煤尘爆炸原因分析与防范措施

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摘 要：通过对煤尘爆炸的三个基本条件和爆炸三个阶段的过程进行分析，概括了煤尘爆炸“三高一多”的特征和四个方面的严重危害，有针对性提出预防煤尘爆炸的措施建议。

关键词：煤尘爆炸；基本特征；防范措施

煤矿在生产过程中采掘装运作业均可产生大量煤尘，其中采掘作业产生的煤尘量占80%，装运产生的煤尘量占20%，具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生特别重大煤尘爆炸事故的可能，其灾害程度可造成矿毁人亡。

一、煤尘爆炸条件

在矿井正常通风的情况下，具备以下三个条件即可发生爆炸。

1）煤尘本身具有爆炸性

其爆炸性是经技术鉴定和实验测出的，一是在煤尘瓦斯爆炸实验巷道，进行模拟实验测得。二是在实验室用大管状煤尘爆炸鉴定仪实验试验得出。三是通过分析煤的挥发分得出。

2）煤尘在空气中达到一定的浓度

煤尘是指煤的颗粒直径在1mm以下的粉煤，煤尘参与爆炸的主体是直径在0.075mm的煤尘。由于实验煤样和实验条件的不同，测得爆炸浓度的下限和上限浓度也不同。我国下限浓度为45g/m3，爆炸上限最强的浓度为300～400g/m3。

3）煤尘爆炸的点燃热源

煤尘点燃温度为650℃～990℃，但由于煤的可燃挥发分和试验条件不同而不同，煤尘点燃温度有时低于650℃的，有时高于1000℃，在煤矿井下能点燃煤尘的热源有：放炮火焰、电气设备产生的火花、电缆接头不良或电缆损毁产生的短路或撞击产生电弧，斜井跑车产生的摩擦火花、皮带堵转产生摩擦皮带着火等。

二、煤尘爆炸的过程

煤尘爆炸的过程分三个阶段。第一阶段，煤尘在热源的作用下氧化释放大量可燃气体，第二阶段，可燃气体和空气混合后促使强烈氧化燃烧，第三阶段，热分子传导和火焰辐射在介质中迅速传播，使附近煤尘扬起，受热燃烧之后，燃烧产物迅速膨胀而形成火焰，前面的压缩波，冲击波使火焰前方气体压力增高，引起火焰自动加速，继续循环下去，因煤尘的存在可持续发生剧烈的化学反应，使火焰跳跃或发生爆炸，这个过程是瞬间的，在煤尘爆炸地点发生激烈的化学反应，空气受热膨胀形成负压区，其负压值可达0.5kg/cm3，造成逆向冲击波。

如爆炸地点仍有煤尘瓦斯时可发生第二次爆炸，该地点爆炸力正反向交错，支架和物料设备移动方向紊乱，这是判断二次爆炸的重要依据。

三、煤尘爆炸的特征

煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高压、高速，产生大量一氧化碳。

产生高温，煤尘煤样按理论计算，产生温度高达2300℃～2500℃。

产生高压，理论压力为7.5kg/cm3，且距爆炸源越远压力越大，呈现离爆炸源越远破毁越严重的特点。

形成高速，化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s，煤尘爆炸可产生大量CO，在一般情况下爆炸后的巷道，空气中的CO含量为2%～3%，这是造成矿工大量死亡的主要原因。

四、煤尘爆炸的危害性

1）可以摧毁整个矿井、井巷、采煤工作面，导致大面积顶板垮塌冒落，压埋井下作业人员，堵塞通风。

2）可以将设备损坏，把支柱设备、煤、石块吹起撞击，导致井下作业人员死亡，爆炸波可使矿工粉身碎骨，还可以通向地面的井筒，冲击破坏与井筒连接的地面、厂房，造成作业人员伤亡。

3）煤尘爆炸火焰还可引起井下可燃物着火，引起局部积存的瓦斯发生爆炸，造成事故扩大。

4）煤尘爆炸产生的CO随风流进入全矿井的所有地点，致使井下作业人员CO中毒死亡。

五、采取的防范措施

（一）减少生产中煤尘发生量和浮尘量

1）喷雾洒水，在采掘工作面、井下煤仓、溜煤眼、输送机头、装车站等井下凡能产生煤尘的地点，均应设置喷雾洒水装置，机采工作面的采煤机配有专门洒水装置，同时，对井下巷道还要定期清扫，冲洗巷帮、井壁的煤尘，因为这些地方沉积的煤尘如果重新飞扬在空气中，可以迅速达到爆炸下限的浓度，也是许多局部性事故迅速扩大的主要原因。

2）煤层注水，煤层注水是在尚未采动的煤体中，利用钻孔注入压力水，使水渗入煤体的层里、节理等微小空隙中、将煤体预先湿润，从而减少或消除在开采、运输过程中煤尘的生成和飞扬。

3）水炮泥，在炮眼内，炸药和炮泥之间空隙充入盛水的塑料袋，爆破时水被气化结成雾滴，可使尘粒湿润，结团而起到降尘作用。

4）加强通风管理，严格控制采、掘工作面的风速，防止煤尘飞扬。

（二）防止煤尘引燃

1）为防止由火花和其他明火引燃煤尘，井下电气设备一定要选用防爆型，电缆接头不许有鸡爪子、羊尾巴和明接头，防止产生电火花，井下紧止使用电炉子，职工紧止携带烟草、点火工具等，严格井下火险管理。

2）为防止放炮时引燃煤尘，井下要使用安全炸药，打眼、装药、封泥必须按规程要求进行，禁止放糊炮。

3）采取隔爆措施，限制煤尘爆炸范围扩大，主要采用岩粉棚或水槽隔爆，阻止煤尘爆炸时火焰传播。

4）抓好隐患排查治理

煤矿企业要坚持安全第一，预防为主，综合治理，总体推进的原则，落实党和国家有关安全生产的方针政策，法律法规和企业安全规章制度，抓好安全现场管理，及时排查事故隐患，把事故消除在萌芽状态，对违反安全法律法规和规章制度的单位和责任人，要认真调查，严肃处理责任人，可以起到警示教育，防止事故的发生，保护广大矿工人身安全的作用。

六、总结事故教训

对具有代表性，典型性的特别重大事故编写成典型事故教材，加强培训，发挥典型事故的警示教育作用。■

参考文献

1）沈峰，矿井煤与瓦斯突出的研究现状，北京煤炭工业出版社，2006.

2）顾云华，构建煤矿安全生产体系的思考，煤炭企业管理，2005.