矿井煤尘爆炸

　　【学员问题】矿井煤尘爆炸？

　　【解答】指煤矿煤尘爆炸或伴随瓦斯爆炸的瓦斯与煤尘联合爆炸事故。

　　1.煤尘的爆炸性

　　煤是可燃物质，当它被粉碎成细小颗粒后，其表面积增加，因而其氧化能显著增强。煤尘受热时单位时间内吸收更多的热量，氧化发热、吸热，在300～400℃较低温度时，就有大量挥发分放出聚集于尘粒周围。这类可燃性气体一经与空气混合便在高温作用下再吸收能量，形成一定数量的活化中心。如此时氧化热有效地传给附近的煤尘，这些煤尘就迅速受热分解，燃烧起来。此种过程连续不断地进行，氧化反应越来越快，温度越来越高，而活化中心也越来越多，达到一定程度时，剧烈的氧化燃烧便能发展成更为剧烈的爆炸。

　　煤尘爆炸的氧化反应主要是在气相内进行的，具有与瓦斯爆炸同样的特点。

　　2.煤尘爆炸的必要条件

　　煤尘爆炸必须具备以下3个条件，缺一则不会发生爆炸：

　　（1）煤尘本身具有爆炸性

　　不是所有煤尘都具有爆炸性。因此，对矿井的煤尘利用煤尘爆炸性鉴定仪器来确定煤尘有无爆炸性是《煤矿安全规程》规定的主要依据。虽然可以用样品煤的工业分析计算出挥发分指数，粗略地判断该煤尘有无爆炸性，但是这不能作为准确依据。一般而言，无烟煤很少有爆炸危险。

　　（2）煤尘悬浮在空气中达到一定浓度

　　煤尘浓度，一般用单位体积空气中所含煤尘的重量来表示：g/m3.

　　煤尘和空气混合物，即悬浮状态下的煤尘有爆炸界限。

　　煤尘的爆炸界限和空气混合物中有无沼气、火源的性质及其强弱程度等因素有关。

　　试验证明，我国煤尘的爆炸界限在下述范围：褐煤爆炸下限为45～55g/m3；烟煤为110～335g/m3；上限一般为1500～2000g/m3.

　　（3）存在有引爆的热源，即必须具有足以引燃煤尘的温度——最低着火温度

　　我国煤尘爆炸试验表明，煤尘引燃温度，一般在700～800℃，少数为1100℃。

　　煤尘爆炸和瓦斯引燃一样也有一个延迟时间，叫“着火感应期”，即煤尘受热分解并形成足够数量活化中心所需要的时间。这一时间主要取决于煤的挥发分含量，挥发分越高，感应期越短，一般为40～250ms.

　　3.预防煤尘爆炸的措施

　　（1）煤层预先注水

　　在回采前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使水渗入煤体节理裂隙之中，增加煤层的含水量，以减少采煤时粉尘生成。

　　注水分深孔注水和浅孔注水两种；

　　1）深孔注水。回采前预先在工作面前方回风道或进风道安设钻机，在煤层中沿倾斜平行于工作面打钻孔。孔深为工作面长度的2/3；孔径75～100mm.注水钻孔间距：阳泉煤矿12m；宁夏石嘴山煤矿10～20m；本溪彩屯煤矿8m.

　　封孔是保证顺利注水的关键。一般用水泥灰浆封孔，也可用塑性胶筒封孔。

　　注水的水压较高，一般用20～40kg/c㎡；有条件的水压可更高。

　　注水超前于回采的时间，至少需15天。

　　开滦煤矿等矿采用深孔注水法，开采时工作面煤尘浓度降低了65%～90%.

　　2）浅孔注水。在采准班内用普通电钻打孔深为2.5～3.5m，直径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。注水压力不能太高，注水后10～15min，便可出现煤壁“出汗”现象，表明注水范围内煤层已经湿润。

　　浅孔注水效果，赵各庄矿达到降低粉尘生成量70%；彩屯矿达到80%.

　　注水水源可用地面静压水，亦可用防尘用水管道直接接到注水孔。

　　深孔注水预湿范围大，适用于中厚及厚煤层。

　　（2）水封爆破和水炮泥

　　即借爆破压力将水注入煤层的一种降低煤尘生成量的措施。

　　水封爆破是在装药后，先放一段隔水炮泥，然后从孔口再放炮泥不塞到底，在两段炮泥之间，插入注水管低压注水，以此当炮泥用。

　　阜新矿务局试验水炮泥降尘率达57%～72%.

　　（3）喷雾洒水

　　在尘源发生地点喷雾洒水是捕尘降尘的最简易的有效措施。

　　在机组采煤、联合掘进机组掘进、装煤、翻煤车、转载、爆破等生产环节中采取高压水喷雾措施，将大大减少煤尘的飞扬；爆破时洒水喷雾既降尘又消烟，缩短通风排烟时间。

　　（4）合理风速

　　必须严格控制井下风速，增大风量或改变通风系统时，同时相应地调节风速，防止煤尘飞扬。

　　风速与空气中含尘量的关系比较密切。风速过小，不能将悬浮的煤尘及时带出工作地点（机组割煤时煤尘逆风扩散），使空气中含尘量增多；风速过大，虽可将浮尘吹走，但同时也把已沉降于巷道四周的沉尘重新扬起，增加了工作面和巷道的粉尘浓度。

　　工作面的风速应控制在1.2～1.6m/s间为宜。

　　（5）清扫积尘

　　沉积在巷道四壁的煤尘，一旦受到冲击再度飞扬，形成初爆的尘云，会为煤尘爆炸创造致灾条件。所以，矿长必须定期组织人员按计划对井巷进行清扫、冲洗煤尘。巷道中的沉积煤尘清扫后要及时运出矿井。

　　（6）防止煤尘引燃

　　1）预防瓦斯引燃而扩展为煤尘爆炸，措施与防止瓦斯的火源相同。

　　2）管理好火区，防止因煤自燃而引爆。

　　3）杜绝明火、明电；禁止井下电焊。

　　4）加强电气防爆的管理。

　　5）正确组织爆破作业，防止过装药、早爆、糊炮炸大块。爆破前必须洒水。有不少煤尘爆炸事故是由放炮引燃的，所以必须遵守爆破作业的一切安全要求。

　　（7）局限煤尘爆炸

　　这一措施的目的是将煤尘爆炸局限于较小的范围内。

　　开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，在矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层要用岩粉棚或水棚隔开。

　　岩粉棚是由架设在巷道顶方的多块放置不燃岩粉的板子所组成。每块岩粉板上堆放一定量的岩粉，当爆炸波传来时，将岩粉棚推翻，使板上岩粉均匀地散落下来，在巷道中造成浓厚的不燃岩粉雾，爆炸火焰传来时因被粉雾吸热冷却、熄灭而不能向前传播。

　　岩粉棚上岩粉易于受潮而丧失其飞扬性，所以需要定期更换。为解决这个问题，除采用抗湿性岩粉外，可把岩粉装入塑料大袋里，挂在巷道顶部，其作用与岩粉棚相同。

　　用盛穿水的水槽、水袋代替岩粉棚。水槽棚与岩粉棚的结构与作用相似。

　　使用水槽棚时，用水量约为每平方米棚面200kg.

　　以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。