煤礦瓦斯、煤塵爆炸知識及預防(一)瓦斯爆炸的危害礦內(nèi)瓦斯爆炸的有害因素是，高溫、沖擊波和有害氣體。1、高溫：焰面是巷道中運動著的化學反應區(qū)和高溫氣體，其速度大、溫度高。從焰面溫度可高達2150～2650℃，焰面經(jīng)過之處，人被燒死或大面積燒傷，可燃物被點燃而發(fā)生火災。2、沖擊波：鋒面壓力由幾個大氣壓到20大氣壓，前向沖擊波疊加和反射時可達100大氣壓。其傳播速度總是大于聲速，所到之處造成人員傷亡、設備和通風設施損壞、巷道垮塌。沖擊包括：進程沖擊和回程沖擊。3、有害氣體：井下發(fā)生瓦斯爆炸以后，將會產(chǎn)生大量的一氧化碳，如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量更大。空氣中的一氧化碳濃度，按體積計算達到0.4%時，人在短時間內(nèi)就會中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸造成人員傷亡的主要原因。(二)瓦斯爆炸的主要參數(shù)1、瓦斯的爆炸濃度在正常的大氣環(huán)境中，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸，這個濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，其最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為5～6%，上限為14～16%。瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，遇高溫火源并不爆炸，只能在火焰外圍形成穩(wěn)定的燃燒層，濃度高于爆炸上限時，在該混合氣體內(nèi)不會爆炸，也不燃燒，如有新鮮空氣供給時，可以在混合氣體與空氣的接觸面上進行燃燒。原因：可用前面鏈式反應理論解釋：若瓦斯?jié)舛鹊陀?%，氧化生成的熱量與分解的活化中心都不足，鏈式反應不能發(fā)展成為爆炸;若瓦斯?jié)舛雀哂?6%時，則氧的濃度不足，不但不能生成足夠的活化中心，而且因為瓦斯吸熱能力比空氣大，氧化生成的熱量同時被瓦斯和周圍介質(zhì)所吸收，當然也不能發(fā)展成爆炸。在正常空氣中瓦斯?jié)舛葹?.5%時，化學反應量完全，產(chǎn)生的溫度與壓力也最大。瓦斯?jié)舛?%～8%時最容易爆炸，這個濃度稱最優(yōu)爆炸濃度。瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響，其中重要的有：(1)、氧的濃度正常大氣壓和常溫時，瓦斯爆炸濃度與氧濃度關系，如柯瓦德爆炸三角形所示。它的三個頂點B、C、E分別是甲院與空氣混合時的爆炸下限B(5%CH4,19.88%O2：)、上限C(15%CH4,17.79%02)和爆炸臨界點E。瓦斯爆炸界限隨著氧氣濃度的降低而縮小。氧濃度低于12%時，混合氣體就失去爆炸性。在封閉火區(qū)過程中，由于切斷了向火區(qū)供風，火區(qū)內(nèi)瓦斯?jié)舛纫蚶^續(xù)有瓦期涌出和煙氣滲入而增大，氧氣濃度降低，當瓦斯?jié)舛群脱鯕鉂舛人鶝Q定的坐標點落在BCE中，有爆炸危險。(2)、其它可燃氣體混合氣體中有兩種以上可燃氣體同時存在時，其爆炸界限決定于各可燃氣體的爆炸界限和它們的濃度。如果混入的其它可燃性氣體下限比瓦斯的下限低，那么混合氣體的爆炸下限也就比瓦斯單獨存在時低，爆炸上限也是如此。由表可以看出：這些可燃性氣體的混入都能使爆炸界限擴大。所以，井下發(fā)生火災，產(chǎn)生其它可燃性氣體時，即使平時瓦斯涌出量不大的礦井也有發(fā)生爆炸的可能性，同樣提高警惕。(3)、煤塵----煙煤煤塵具有爆炸性，300～400度時就能從煤塵內(nèi)揮發(fā)出可燃性氣體，從而使瓦斯的爆炸下限降低，爆炸的危險性增加。(4)、空氣壓力----爆炸前的初始壓力對瓦斯爆炸上限有很大影響?？杀詺怏w壓力增高，使其分子間距更為接近，碰撞幾率增高。因此使燃燒反應易進行，爆炸極限范圍擴大。(5)、惰性氣體----使氧氣濃度降低，并阻礙活化中心的形成，可以降低瓦斯爆炸的危險性。2、瓦斯的最低點燃溫度和最小點燃能量點燃瓦斯所需的最低溫度稱為最小點燃溫度，所需的最小點燃能量稱為最小點燃能量。在正常大氣條件下，瓦斯在空氣中的點燃溫度為650～750攝氐度，絕熱壓縮時565℃，最低點燃能量0.28mJ。瓦斯的最低點燃溫度和量小點燃能量決定于空氣中的瓦斯?jié)舛取⒊鯄?、火源的能量及其放出強度和作用時間。壓力越大，點燃溫度越低。最低點燃溫度是重要的安全技木參數(shù)之一，它不僅決定了在什么樣的爆炸混合氣體內(nèi)，使用什么型號的防爆電氣設備;而且還決定了爆炸危險環(huán)境中設備的允許溫升。3、瓦斯的引火延遲性瓦斯與高溫熱源接觸后，不是立即燃燒或爆炸，而是要經(jīng)過一個很短的間隔時間，這種現(xiàn)象叫引火延遲性，間隔的這段時間稱感應期，感應期的長短與瓦斯的濃度、火源溫度和火源性質(zhì)有關，而且瓦斯燃燒的感應期總是小于爆炸的感應期。瓦斯爆炸的感應期，對煤礦安全生產(chǎn)意義很大。在井下高溫熱源是不可避免的，但關鍵是控制其存在時間在感應期內(nèi)。例如，使用安全炸藥爆炸時，其初溫能達到2000℃左右，但高溫存在時間只有10-6～10-7s，都小于瓦斯的爆炸感應期，所以不會引起瓦斯爆炸。4、煤礦井下瓦斯爆炸事故原因分析(1)火源井下的一切高溫熱源——電氣、放炮、摩擦、靜電，但主要火源是放炮和機電火花。隨著煤礦機械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐漸增多。(2)發(fā)生地點煤礦任何地點都有發(fā)生爆炸的可能性，但大部分爆炸事故發(fā)生在采、掘工作面。掘進工作面占80%～90%，采煤工作面占10%～20%采煤工作面發(fā)生地點上隅角、采煤機切割機附近。國內(nèi)外的統(tǒng)計資料表明，低瓦斯礦井，由于通風、放炮和機電設備管理不嚴格，爆炸事故有可能比高瓦斯涌出量礦井嚴重。分析爆炸事故的原因還表明，絕大多數(shù)爆炸事故是管理上疏忽和人為違反安全規(guī)程，以及缺少應有的紀律與責任的結果。5、預防瓦斯爆炸的措施瓦斯爆炸必須同時具備三個條件：瓦斯的濃度在爆炸范圍內(nèi);高于最低點燃能量的熱源存在的時間大于瓦斯的引火感應期;瓦斯-空氣混合氣體中的氧氣濃度大于12%。后一條件在生產(chǎn)井巷中是始終具備的，所以預防瓦斯爆炸的措施，就是防止瓦斯的積聚和杜絕或限制高溫熱源的出現(xiàn)。(1)防止瓦斯積聚搞好通風;及時處理局部積存的瓦斯;抽放瓦斯;經(jīng)常檢查瓦斯?jié)舛群屯L狀況。(2)防止瓦斯引燃防止瓦斯引燃的原則，是對一切非生產(chǎn)必需的熱源，要堅決禁絕。生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源，必須嚴加管理和控制，防止它的發(fā)生或限定其引燃瓦斯的能力。(3)防止瓦斯爆炸災害事故擴大的措施。萬一發(fā)生爆炸，應使災害波及范圍局限在盡可能小的區(qū)域內(nèi)，以減少損失，為此應該：①編制周密的預防和處理瓦斯爆炸事故計劃，并對有關人員貫徹這個計劃。②實行分區(qū)通風。各水平、各采區(qū)都必須布置單獨的回風道，采掘工作面都應采用獨立通風。這樣一條通風系統(tǒng)的破壞將不致影響其他區(qū)域。③通風系統(tǒng)簡單。應保證當發(fā)生瓦斯爆炸事故時入風流與回風流不回發(fā)生短路。④裝有主要通風機的出風井口，應安裝防爆門或防爆井蓋，防止爆炸波沖毀通風機，影響救災與恢復通風。⑤防止煤塵事故的隔爆措施，同樣也適用于防止瓦斯爆炸。(三)煤塵爆炸的條件煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆