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如何防治煤塵爆炸
閱讀：3950 發(fā)布時(shí)間：2008-4-16
1．煤塵爆炸性評(píng)價(jià)方法
1煤塵爆炸指數(shù),。這一指標(biāo)可用可燃揮發(fā)分含量進(jìn)行初步判定。在煤礦設(shè)計(jì)時(shí),，可燃揮發(fā)分含量可作為判定煤塵爆炸危險(xiǎn)的指標(biāo),。
2煤塵爆炸性鑒定。雖然用煤塵爆炸指數(shù)可以判定其爆炸性,，但鑒于煤種和煤質(zhì)的復(fù)雜性,，爆炸指數(shù)只是一個(gè)初步判斷。還必須按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定進(jìn)行煤塵爆炸性鑒定試驗(yàn),。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,，采用大管狀煤塵爆炸鑒定裝置進(jìn)行試驗(yàn)，并由國(guó)家授權(quán)單位承擔(dān)鑒定試驗(yàn),。
2．防止煤塵爆炸的技術(shù)措施
如前所述,，煤塵爆炸必須在三個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)才可能發(fā)生，如果不讓這些條件同時(shí)存在,，或者破壞已經(jīng)形成的這些條件在,，就可以防止煤塵爆炸的發(fā)生和發(fā)展。這是制定各種防止煤塵爆炸措施的出發(fā)點(diǎn)和基本原則,。
1防止煤積聚的措施。一般情況下,，生產(chǎn)場(chǎng)所的浮游煤塵濃度是遠(yuǎn)低于煤塵爆炸下限濃度的,。但是，因空氣震蕩爆破的沖擊波等原因使沉積煤塵重新飛揚(yáng)起來(lái),，這時(shí)的煤塵濃度大大超過(guò)爆炸下限濃度,。據(jù)估算4m2斷面的小巷道的周邊上，只要沉積0．04 mm厚的一層煤塵,，當(dāng)它全部飛揚(yáng)起來(lái),，就達(dá)到了爆炸下限。實(shí)際上,，井下的沉積煤塵都超過(guò)了這個(gè)厚度,，所以，減少巷道內(nèi)的沉積煤塵量并清除出井,，是zui簡(jiǎn)有效的防爆措施,。
各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用有效的防塵、降塵措施,，減少了煤塵的產(chǎn)生,，降低了空氣中的煤塵濃度，也就降低了沉積煤塵量,。因此,，綜合防塵措施既是減少粉塵危害工人健康的措施,。也是防止煤塵爆炸的治本措施。
2杜絕著火源,。井下能引起煤塵爆炸的著火源有電氣火花,、摩擦火花、摩擦熱,，煤自燃而形成的高溫點(diǎn),、爆破作出現(xiàn)的爆燃以及瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫產(chǎn)物等。消除這類著火源的主要技術(shù)措施有：保持礦用電氣設(shè)備完好的防爆性能,，加強(qiáng)管理防止出現(xiàn)電器設(shè)備失爆現(xiàn)象,，選用非著火性輕合金材料避免產(chǎn)生危險(xiǎn)的摩擦火花，輸送帶,、風(fēng)筒,、電纜等常用的非金屬材料必須具有阻燃、抗靜電性能,，采用阻化劑,、凝膠或氮?dú)夥乐姑褐⒉煽諈^(qū)殘留煤發(fā)生自燃,。除采取上述技術(shù)措施外,，同時(shí)還要加強(qiáng)瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
由于煤礦自然條件十分復(fù)雜,，發(fā)生煤塵爆炸的隨機(jī)性很大,，除了上述一般性的安全技術(shù)措施外，針對(duì)煤塵爆炸的特點(diǎn),，各國(guó)還研究了防止煤塵爆炸的專門(mén)技術(shù),。其中使用歷史zui長(zhǎng)、應(yīng)用面廣,、簡(jiǎn)單易行的防止煤塵爆炸技術(shù)措施是撒布巖粉法,。
3撒布巖粉法。這種方法是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉,，用它覆蓋沉積在巷道周邊上的沉積煤塵,。巖粉層在巷道風(fēng)速很低時(shí)，它的粘滯性起到了阻礙沉積煤塵重新飛揚(yáng)的作用,。
當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸等異常情況時(shí),，巨大的空氣震蕩風(fēng)流把巖粉和沉積煤塵都吹揚(yáng)起來(lái)形成巖粉一煤塵混合塵云。當(dāng)爆炸火場(chǎng)進(jìn)入混合塵云區(qū)域時(shí),，巖粉吸收火焰的熱量使系統(tǒng)冷卻,，同時(shí)巖粉粒子還會(huì)起到屏蔽作用，阻止火焰或燃燒的煤粒向未燒著的煤塵粒子傳遞熱量,，zui終達(dá)到阻止煤塵著火的目的,。這一方法在英,、美、俄等主要產(chǎn)煤國(guó)家大量應(yīng)用,，而且*,。
3．防止煤塵爆炸傳播技術(shù)
防止煤塵爆炸傳播技術(shù)也稱為隔絕煤塵爆炸傳播技術(shù)以下簡(jiǎn)稱隔爆技術(shù)，是指把已經(jīng)發(fā)生的爆炸控制在一定范圍內(nèi)并撲滅以防止爆炸向外傳播的技術(shù)措施,。該技術(shù)不僅適于對(duì)煤塵爆炸的控制,，也適用于對(duì)瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸的控制,。該技術(shù)分為兩大類：被動(dòng)式隔爆技術(shù)和自動(dòng)式隔爆技術(shù),。
1被動(dòng)式隔爆技術(shù)也稱隔爆措施。發(fā)生爆炸的初期,，爆炸火焰峰面是超前于爆炸壓力波向前傳播的,，隨著爆炸反應(yīng)的繼續(xù)和加強(qiáng)，壓力波逐漸趕上并超前于火焰峰面?zhèn)鞑?，兩者之間有一時(shí)間差,。被動(dòng)式隔爆技術(shù)就是利用這一規(guī)律，利用壓力波的能量使隔爆措施動(dòng)作,，在巷道內(nèi)形成撲滅火焰的消焰抑制劑塵云,，后續(xù)到達(dá)到的火焰進(jìn)入抑制劑塵云時(shí)被撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播,。被動(dòng)式隔爆技術(shù)主要有：巖粉棚,、水槽棚和水袋棚，統(tǒng)稱為被動(dòng)式隔爆棚,。
被動(dòng)式隔爆棚的設(shè)置方式有3種形式：集中式布置、分散式布置和集中分散式混合布置,。根據(jù)隔爆棚在井巷系統(tǒng)中限制煤塵爆炸的作用和保護(hù)范圍,，可將它們分為主要隔爆棚重型棚和輔助隔爆棚輕型棚。重型棚的作用是保護(hù)全礦性的安全,，在礦井兩翼與井筒相通的主要運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷,、相鄰煤層之間的運(yùn)輸和回風(fēng)石門(mén)、相鄰采區(qū)之間的集中運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)置,。輕型棚的作用是保護(hù)一個(gè)采區(qū)的安全,，在采煤工作面的進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷和采區(qū)內(nèi)的煤及半煤巖掘進(jìn)巷道以及采用獨(dú)立通風(fēng)并有煤塵爆炸危險(xiǎn)的其他巷道內(nèi)設(shè)置,。
2自動(dòng)隔爆技術(shù),。被動(dòng)式隔爆技術(shù)的作用原理決定了該技術(shù)措施只能在距爆炸源60～200m巖粉棚300m范圍內(nèi)發(fā)揮抑制爆炸的作用。因此,，在爆炸發(fā)生的初期該技術(shù)是無(wú)效的,。此外,，在低矮、狹窄和拐彎多的巷道中使用也極其不利,，不能發(fā)揮抑爆效果,。針對(duì)這些缺點(diǎn)各國(guó)研究并使用了自動(dòng)隔爆技術(shù)。
傳感器,、控制器和噴灑裝置是自動(dòng)隔爆裝置三大組成部分,，由若干臺(tái)自動(dòng)隔爆裝置組成的隔爆系統(tǒng)即為自動(dòng)式隔爆措施。傳感器主要有3類：接受瓦斯煤塵爆炸動(dòng)力效應(yīng)的壓力傳感器,、利用爆炸熱效應(yīng)的熱電傳感器和利用爆炸火焰發(fā)出的光效應(yīng)的光電傳感器,；控制器是向噴灑抑制劑的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動(dòng)作指令的儀器；噴灑裝置一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu),、噴撒器和抑制劑儲(chǔ)存容器組成,。它的作用是將抑制劑巖粉、干粉或水?dāng)U散于巷道空間形成粉塵云或水霧帶,，其動(dòng)作應(yīng)迅速,、可靠、能適應(yīng)爆炸的快速發(fā)展,。
抑制劑的選擇原則是抑制火焰用量少,、效果好、價(jià)格便宜,。雖然巖粉在煤礦應(yīng)用zui廣,，但是在弱的瓦斯煤塵爆炸條件下，以及在劇烈的強(qiáng)爆炸時(shí),，它的抑制效果并不理想,。適用于自動(dòng)隔裝置的抑制劑主要有液體抑制劑水、水加鹵代烷,、粉末無(wú)機(jī)鹽類抑制劑和鹵代烷,。粉末無(wú)機(jī)鹽類有NH4H2PO4、NaCl,、KCl,、KHCO3、NaHCO3,、CaCO3等粉劑,。鹵代烷有二氟一氯一溴甲烷等，雖然滅火效果好,，但它有破壞臭氧層的缺點(diǎn),，已禁用。
1煤塵爆炸指數(shù),。這一指標(biāo)可用可燃揮發(fā)分含量進(jìn)行初步判定。在煤礦設(shè)計(jì)時(shí),，可燃揮發(fā)分含量可作為判定煤塵爆炸危險(xiǎn)的指標(biāo),。
2煤塵爆炸性鑒定。雖然用煤塵爆炸指數(shù)可以判定其爆炸性,，但鑒于煤種和煤質(zhì)的復(fù)雜性,，爆炸指數(shù)只是一個(gè)初步判斷。還必須按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定進(jìn)行煤塵爆炸性鑒定試驗(yàn),。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,，采用大管狀煤塵爆炸鑒定裝置進(jìn)行試驗(yàn)，并由國(guó)家授權(quán)單位承擔(dān)鑒定試驗(yàn),。
2．防止煤塵爆炸的技術(shù)措施
如前所述,，煤塵爆炸必須在三個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)才可能發(fā)生，如果不讓這些條件同時(shí)存在,，或者破壞已經(jīng)形成的這些條件在,，就可以防止煤塵爆炸的發(fā)生和發(fā)展。這是制定各種防止煤塵爆炸措施的出發(fā)點(diǎn)和基本原則,。
1防止煤積聚的措施。一般情況下,，生產(chǎn)場(chǎng)所的浮游煤塵濃度是遠(yuǎn)低于煤塵爆炸下限濃度的,。但是，因空氣震蕩爆破的沖擊波等原因使沉積煤塵重新飛揚(yáng)起來(lái),，這時(shí)的煤塵濃度大大超過(guò)爆炸下限濃度,。據(jù)估算4m2斷面的小巷道的周邊上，只要沉積0．04 mm厚的一層煤塵,，當(dāng)它全部飛揚(yáng)起來(lái),，就達(dá)到了爆炸下限。實(shí)際上,，井下的沉積煤塵都超過(guò)了這個(gè)厚度,，所以，減少巷道內(nèi)的沉積煤塵量并清除出井,，是zui簡(jiǎn)有效的防爆措施,。
各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用有效的防塵、降塵措施,，減少了煤塵的產(chǎn)生,，降低了空氣中的煤塵濃度，也就降低了沉積煤塵量,。因此,，綜合防塵措施既是減少粉塵危害工人健康的措施,。也是防止煤塵爆炸的治本措施。
2杜絕著火源,。井下能引起煤塵爆炸的著火源有電氣火花,、摩擦火花、摩擦熱,，煤自燃而形成的高溫點(diǎn),、爆破作出現(xiàn)的爆燃以及瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫產(chǎn)物等。消除這類著火源的主要技術(shù)措施有：保持礦用電氣設(shè)備完好的防爆性能,，加強(qiáng)管理防止出現(xiàn)電器設(shè)備失爆現(xiàn)象,，選用非著火性輕合金材料避免產(chǎn)生危險(xiǎn)的摩擦火花，輸送帶,、風(fēng)筒,、電纜等常用的非金屬材料必須具有阻燃、抗靜電性能,，采用阻化劑,、凝膠或氮?dú)夥乐姑褐⒉煽諈^(qū)殘留煤發(fā)生自燃,。除采取上述技術(shù)措施外,，同時(shí)還要加強(qiáng)瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
由于煤礦自然條件十分復(fù)雜,，發(fā)生煤塵爆炸的隨機(jī)性很大,，除了上述一般性的安全技術(shù)措施外，針對(duì)煤塵爆炸的特點(diǎn),，各國(guó)還研究了防止煤塵爆炸的專門(mén)技術(shù),。其中使用歷史zui長(zhǎng)、應(yīng)用面廣,、簡(jiǎn)單易行的防止煤塵爆炸技術(shù)措施是撒布巖粉法,。
3撒布巖粉法。這種方法是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉,，用它覆蓋沉積在巷道周邊上的沉積煤塵,。巖粉層在巷道風(fēng)速很低時(shí)，它的粘滯性起到了阻礙沉積煤塵重新飛揚(yáng)的作用,。
當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸等異常情況時(shí),，巨大的空氣震蕩風(fēng)流把巖粉和沉積煤塵都吹揚(yáng)起來(lái)形成巖粉一煤塵混合塵云。當(dāng)爆炸火場(chǎng)進(jìn)入混合塵云區(qū)域時(shí),，巖粉吸收火焰的熱量使系統(tǒng)冷卻,，同時(shí)巖粉粒子還會(huì)起到屏蔽作用，阻止火焰或燃燒的煤粒向未燒著的煤塵粒子傳遞熱量,，zui終達(dá)到阻止煤塵著火的目的,。這一方法在英,、美、俄等主要產(chǎn)煤國(guó)家大量應(yīng)用,，而且*,。
3．防止煤塵爆炸傳播技術(shù)
防止煤塵爆炸傳播技術(shù)也稱為隔絕煤塵爆炸傳播技術(shù)以下簡(jiǎn)稱隔爆技術(shù)，是指把已經(jīng)發(fā)生的爆炸控制在一定范圍內(nèi)并撲滅以防止爆炸向外傳播的技術(shù)措施,。該技術(shù)不僅適于對(duì)煤塵爆炸的控制,，也適用于對(duì)瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸的控制,。該技術(shù)分為兩大類：被動(dòng)式隔爆技術(shù)和自動(dòng)式隔爆技術(shù),。
1被動(dòng)式隔爆技術(shù)也稱隔爆措施。發(fā)生爆炸的初期,，爆炸火焰峰面是超前于爆炸壓力波向前傳播的,，隨著爆炸反應(yīng)的繼續(xù)和加強(qiáng)，壓力波逐漸趕上并超前于火焰峰面?zhèn)鞑?，兩者之間有一時(shí)間差,。被動(dòng)式隔爆技術(shù)就是利用這一規(guī)律，利用壓力波的能量使隔爆措施動(dòng)作,，在巷道內(nèi)形成撲滅火焰的消焰抑制劑塵云,，后續(xù)到達(dá)到的火焰進(jìn)入抑制劑塵云時(shí)被撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播,。被動(dòng)式隔爆技術(shù)主要有：巖粉棚,、水槽棚和水袋棚，統(tǒng)稱為被動(dòng)式隔爆棚,。
被動(dòng)式隔爆棚的設(shè)置方式有3種形式：集中式布置、分散式布置和集中分散式混合布置,。根據(jù)隔爆棚在井巷系統(tǒng)中限制煤塵爆炸的作用和保護(hù)范圍,，可將它們分為主要隔爆棚重型棚和輔助隔爆棚輕型棚。重型棚的作用是保護(hù)全礦性的安全,，在礦井兩翼與井筒相通的主要運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷,、相鄰煤層之間的運(yùn)輸和回風(fēng)石門(mén)、相鄰采區(qū)之間的集中運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)置,。輕型棚的作用是保護(hù)一個(gè)采區(qū)的安全,，在采煤工作面的進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷和采區(qū)內(nèi)的煤及半煤巖掘進(jìn)巷道以及采用獨(dú)立通風(fēng)并有煤塵爆炸危險(xiǎn)的其他巷道內(nèi)設(shè)置,。
2自動(dòng)隔爆技術(shù),。被動(dòng)式隔爆技術(shù)的作用原理決定了該技術(shù)措施只能在距爆炸源60～200m巖粉棚300m范圍內(nèi)發(fā)揮抑制爆炸的作用。因此,，在爆炸發(fā)生的初期該技術(shù)是無(wú)效的,。此外,，在低矮、狹窄和拐彎多的巷道中使用也極其不利,，不能發(fā)揮抑爆效果,。針對(duì)這些缺點(diǎn)各國(guó)研究并使用了自動(dòng)隔爆技術(shù)。
傳感器,、控制器和噴灑裝置是自動(dòng)隔爆裝置三大組成部分,，由若干臺(tái)自動(dòng)隔爆裝置組成的隔爆系統(tǒng)即為自動(dòng)式隔爆措施。傳感器主要有3類：接受瓦斯煤塵爆炸動(dòng)力效應(yīng)的壓力傳感器,、利用爆炸熱效應(yīng)的熱電傳感器和利用爆炸火焰發(fā)出的光效應(yīng)的光電傳感器,；控制器是向噴灑抑制劑的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動(dòng)作指令的儀器；噴灑裝置一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu),、噴撒器和抑制劑儲(chǔ)存容器組成,。它的作用是將抑制劑巖粉、干粉或水?dāng)U散于巷道空間形成粉塵云或水霧帶,，其動(dòng)作應(yīng)迅速,、可靠、能適應(yīng)爆炸的快速發(fā)展,。
抑制劑的選擇原則是抑制火焰用量少,、效果好、價(jià)格便宜,。雖然巖粉在煤礦應(yīng)用zui廣,，但是在弱的瓦斯煤塵爆炸條件下，以及在劇烈的強(qiáng)爆炸時(shí),，它的抑制效果并不理想,。適用于自動(dòng)隔裝置的抑制劑主要有液體抑制劑水、水加鹵代烷,、粉末無(wú)機(jī)鹽類抑制劑和鹵代烷,。粉末無(wú)機(jī)鹽類有NH4H2PO4、NaCl,、KCl,、KHCO3、NaHCO3,、CaCO3等粉劑,。鹵代烷有二氟一氯一溴甲烷等，雖然滅火效果好,，但它有破壞臭氧層的缺點(diǎn),，已禁用。