煤尘爆炸及其预防ppt课件

煤尘爆炸及其预防基本内容：1.煤尘爆炸的条件（重点）2.煤尘爆炸效应及危害3.影响煤尘爆炸的因素（难点）4.预防煤尘爆炸的措施（重点）,1,2005年11月27日黑龙江七台河分公司东风煤矿煤尘爆炸死亡171人,熟悉和掌握有关煤尘爆炸的原因、发生发展过程以及预防措施十分重要。一、煤尘爆炸的原因及发展过程1煤尘爆炸的原因(1)煤尘的表面能吸附氧。(2)煤块被破碎成细小颗粒(粉尘)后，与氧的接触面积随之显著增大，加快了氧化作用。例如：一个体积为1cm3的正方体煤块，破碎成直径为1m的煤尘时，其表面积增大到原来的1万倍。(3)煤尘受热后，能迅速地放出大量可燃性气体。例如：挥发分为2026的1kg焦煤受热后能放出290350L可燃气体。这些可燃性气体遇高温时，容易燃烧或爆炸。（挥发分：隔绝空气，煤加热分解的气态物质。氢气、甲烷及其它碳氢化合物等）,2,2煤尘爆炸的过程煤尘的爆炸过程其实质就是空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程。这一过程大致可以分为三步：第一步，悬浮的煤尘在热源作用下迅速放出可燃性气体；第二步，可燃性气体与空气混合后，在高温热源作用下燃烧；第三步，煤尘燃烧放出热量，传给附近悬浮的煤尘，这些煤尘受热后放出可燃性气体，使燃烧循环地继续下去，氧化反应越来越快，温度越来越高，范围越来越大，当达到一定程度时，便形成剧烈爆炸。,3,二、煤尘爆炸的条件煤尘爆炸必须同时具备以下4个条件：煤尘本身具有爆炸性；有充足的氧气；煤尘必须悬浮在空气中并达到一定浓度；有能引起爆炸的热源存在。这4个条件缺一不可。1煤尘本身具有爆炸性煤尘可以分为爆炸性煤尘和无爆炸性煤尘。煤尘有无爆炸性，只有通过煤尘爆炸性鉴定才能确定。规程规定，新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料。生产矿井每延深一个新水平，应进行1次煤尘爆炸性试验工作。煤尘的爆炸性由国家授权单位进行鉴定，鉴定结果必须报煤矿安全监察机构备案。2有充足的氧气空气中氧浓度小于18时，煤尘就不能爆炸。但必须注意，空气中氧浓度虽然减至18以下，并不能完全防止瓦斯与煤尘在空气中的混合物爆炸。,4,3浮尘达到一定浓度煤尘的爆炸界限：具有爆炸性的煤尘遇高温热源能发生爆炸的浓度范围。煤尘爆炸下限：煤尘能够发生爆炸的最低浓度。煤尘爆炸上限：煤尘能够发生爆炸的最高浓度。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、煤尘粒度、引火源的种类及试验条件有关。我国试验结果是：煤尘爆炸的下限浓度：3050gm3；煤尘爆炸的上限浓度：10002000gm3；爆炸威力最强时的煤尘浓度：300400gm3。井下空气中有瓦斯和煤尘同时存在时，将会相互降低两者的爆炸下限，从而增加了瓦斯和煤尘爆炸的危险性。实验资料表明：当瓦斯浓度达到35时，煤尘浓度只要达到61gm3就可能发生爆炸。,5,一般情况下，浮尘达到爆炸下限浓度的情况是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震动冲击都能使大量落尘飞扬，在短时间内使浮尘量增加而达到爆炸浓度。因此，落尘是发生爆炸的隐患，必须认真清扫。4存在引爆热源煤尘爆炸的引燃温度变化较大，它随煤尘的性质和试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050之间，一般为700800。井下能引燃煤尘的高温热源有：爆破火焰、电气火花、碰撞和摩擦火花、瓦斯燃烧或爆炸以及井下火灾或明火等。,6,三、煤尘爆炸的标志1结焦性煤尘爆炸标志结焦性煤尘(气煤、肥煤、炼焦煤的煤尘)爆炸时，它的一部分被焦化，粘附于支架、巷道壁或煤壁上，形成独特的烧焦的皮渣与粘块（如图），这是结焦性煤尘爆炸的主要标志。,7,根据皮渣、粘块的位置和状态还可以判断煤尘爆炸的强度与爆源点（火源）的位置。(1)弱爆炸时，火焰及爆风以慢速传播，皮渣和粘块在支柱两侧、爆炸传来的方向堆积较密。(2)中等爆炸强度时，传播速度较快，皮渣与粘块主要在支柱的迎风侧。(3)强爆炸时，传播速度极快，皮渣与粘块在支柱的背风侧，而在迎风侧有火烧痕迹。,8,2、非结焦性煤尘爆炸标志1）煤尘中挥发分减少13以上时，就标志着煤尘发生了爆炸。非结焦性煤尘爆炸时，未完全燃烧的煤粒会丧失大量挥发分，形成球形流散焦粒。2）通常CO含量超过1时，就可以认为发生了煤尘爆炸。煤尘爆炸时会产生大量CO亦可用CO含量的高低来判定煤尘是否参与了爆炸。煤尘爆炸的感应期一般为40250ms。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要取决于煤的挥发分和点火源的温度。,9,四、煤尘爆炸的效应及危害1生成有害气体煤尘爆炸时可生成大量CO2和CO，爆区空气中CO浓度可达24，甚至高达8左右，这是造成工人大量中毒伤亡（70%80%）的主要原因。2产生高温据国内外测定，煤尘爆炸火焰的温度达16001900。煤尘爆炸时释放出的热量，按理论计算可使爆炸时产生的气体产物加热到23002500。高温能够引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤人员，也是发生连续爆炸的主要热源。3产生高压在矿井条件下，煤尘爆炸时压力超过736kPa。尤其是煤尘连续爆炸时，第二次爆炸的理论压力为第一次爆炸压力的57倍，依此类推。所以，煤尘爆炸的破坏性比瓦斯爆炸更为严重。具体危害表现为：损坏设备、推倒支架、造成冒顶和人员伤亡，使矿井遭受严重破坏，甚至摧毁整个矿井。,10,4产生冲击波煤尘爆炸时的高温、高压，将产生强烈的冲击波和火焰。火焰的传播速度可达6101800ms，冲击波的传播速度可达2340ms。（隔爆设备就是根据冲击波与火焰传播速度差这一特点而研制和安设的。）冲击波（正向冲击波、反向冲击波）不仅能使设备、支架、人员等遭到严重损害，还可能导致连续多次爆炸，造成更大的破坏。例如，1940年抚顺龙凤矿发生连续43次爆炸,11,五、影响煤尘爆炸因素影响煤尘爆炸的因素很多，主要有煤尘自身性质和环境条件2个方面的因素。(一)煤尘自身性质煤尘自身的性质包括煤尘的挥发分、灰分、水分，煤尘的浓度，煤尘的粒度等。1煤尘挥发分煤尘的挥发分决定着煤尘遇到高温热源后产生可燃气体的多少，变质程度增高，挥发分减少，爆炸性减弱。,12,2灰分灰分含量越高，煤尘越不易爆炸。灰分是煤中的不燃物质，它能吸热降温，阻挡热辐射，阻止煤尘爆炸。另外，灰分增大了煤尘的密度，有助于加速其沉降。为阻止煤尘爆炸(在巷道内撒布6080的岩粉使煤尘失去爆炸性)。3水分煤中水分对尘粒起粘结作用，水分较高时，能使煤尘颗粒粒径增大而降低飞扬能力和总表面积。煤中的水分可以吸热降温、阻燃，同时所产生的水蒸气又能降低空气中的氧含量，起到抑制煤尘爆炸的作用。所以说煤中水分有减弱和阻碍煤尘爆炸的性质。可以采取煤层注水、喷雾洒水等措施来增加煤的自然水分含量。4硫含量煤中硫含量越高，煤尘越容易爆炸。因为硫的燃点低，容易被点燃。,13,5煤尘浓度煤尘浓度在爆炸界限之内时，煤尘才可能发生爆炸；并且在爆炸界限之内，其浓度不同，爆炸强度也不一样。从煤尘爆炸下限开始，随着煤尘浓度的增加，煤尘爆炸的强度增大，当煤尘浓度达到300400gm3时，其爆炸威力最强；此后随煤尘浓度的继续增加，爆炸威力将逐渐减弱，当煤尘浓度超过上限浓度(10002000gm3)时，就不会再发生爆炸。6煤尘粒度煤尘的粒度组成，对煤尘的爆炸性有极大的影响。实验表明，1mm以下的煤尘都能参与爆炸，但爆炸的主体是粒度小于75m的煤尘。小于75m的煤尘所占数量越多，煤尘爆炸性越强（小于75m的煤尘量达到7080后，煤尘的爆炸性不再增强）。小于75m的煤尘，随着粒度的变细其爆炸性增强。但煤尘粒度过细，小于10m时，其爆炸性反而减弱（过细的尘粒在空气中很快氧化成为灰烬），小于5m不爆。,14,(二)环境条件引起煤尘爆炸的环境条件包括井巷空气中的瓦斯浓度、氧含量、引爆热源的温度及爆炸环境等。1井巷空气中的瓦斯浓度当空气中存在瓦斯时，煤尘爆炸下限浓度降低，上限浓度升高。瓦斯浓度越高，煤尘爆炸下限浓度越低。因此，瓦斯矿井更应加强煤尘管理。,15,2.井巷空气中氧含量氧含量的变化改变煤尘的点燃温度。空气中氧含量增加时，煤尘点燃温度降低（纯氧中煤尘的点燃温度只有30600）；相反，空气中氧含量降低时，煤尘点燃温度升高，或者无法引爆。当氧含量低于18时，煤尘就不会发生爆炸。3引爆热源温度引爆热源的温度越高，越容易点燃煤尘，煤尘初始爆炸强度也越大；温度越低，越难以点燃煤尘，即使能引起爆炸，初始爆炸的强度也较小。,16,六、预防煤尘爆炸的措施(一)防爆措施降低或减少煤尘的产生量和浮尘量，是防止煤尘爆炸的最积极、最有效的根本性措施。具体措施有以下几种。1冲洗法（冲洗巷道壁帮）用高压水冲洗巷道壁帮的落尘，防止煤尘飞扬。操作时应注意：(1)冲刷电机车运行巷道时，应切断架线电源，并挂停电牌，并留人看守。(2)冲刷轨道运输上山（下山）煤尘时，先和绞车司机联系好，把绞车开关手把打在停止位置，并留人看守。(3)绞车司机开车前应通知防尘人员，等防尘人员离开后才能开车。在上、下山冲刷时，人员应站在巷道上方。(4)洒水冲尘要避开电气设备，电气设备上的粉尘要用棉纱进行清理。(5)冲刷巷道用的胶管长度要与防尘管路上三通阀的间距相适应，洒水后要把阀门关好，把胶管撤走或盘放在适当位置，不得乱扔、乱放。(6)积尘较厚的地点，应先洒水湿润煤尘，然后将煤尘装车或装入带式输送机运走。(7)冲刷巷道要顺着风流方向进行。,17,2煤层注水、采空区灌水煤层注水：在回采前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗透入煤体的内部，增加煤的水分，减少煤层开采时的煤尘生成量。煤层注水是回采工作面最有效、最积极的防尘措施。煤层注水的作用：1）将煤体中原生粉尘粘结为较大的尘粒，使之失去飞扬能力。2）增加尘粒的粘着力，预防浮尘的产生。3）煤体脆性减弱，塑性增加，采煤时煤尘生成量减少。4）煤层注水还有其他效果：能抑制瓦斯的涌出，降低工作面的瓦斯浓度；降低火工品的消耗（煤体强度降低），防止爆破火焰冲出炮眼；机采时容易割煤，提高生产效率；减少工作面的压力，防止顶板事故；降低了煤与瓦斯突出的可能性。采空区灌水：厚煤层分层开采时使用，其作用与煤层注水相同。,18,煤层注水注意事项：在注水过程中，每班应做好记录，记录当班的注水压力、流量、注水的孔数、当班注水量等，升井后整理好，记人台账；在注水过程中，认真观察压力与煤体吸水量等参数间的变化关系，适当地运用低流量进水，缓慢湿润煤体，掌握煤体注水的湿润规律；在注水过程中，要掌握好压力与水量的变化关系，采用高压脉冲注水、中压湿润煤体，不允许采用长期高压急进注水；检查管路及处理泄漏事故时，应确认管路内无力时再拆开管路，或将管路接头盖住后再拆除，人体不得对着管头，以防压力水伤人；注水管与封孔器的连接必须严密，不得有渗漏现象；为了防止封孔器从孔内退出伤人，检查封孔器时，人员要站在钻孔的两侧，严禁直对钻孔。,19,3粘结法煤尘发生爆炸的最小粒度是5m，使用粘结剂增加煤尘的粒度，可使煤尘失去爆炸性。4清扫法巷道周壁沉积的煤尘厚度达005mm时，若受到气浪冲击成为浮尘，即可达到爆炸下限浓度。因此，规程规定：有煤尘爆炸危险煤层的矿井必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期撒布岩粉；应定期对主要大巷刷浆。清扫煤尘的方法：人工清扫和机械清扫2种。机械清扫：用干式吸尘机和湿式清扫车清扫。人工冲洗：冲洗矿尘可将防尘管路的三通接上胶管冲洗，在无防尘管路的地方可使用洒水消尘车冲洗。清扫法主要用于煤矿井下的井筒(斜巷、平硐)、大巷、车场等地点。,20,5控制风速矿井通风的基本任务之一是把有害气体及粉尘稀释到安全浓度以下，并排至矿井以外。若风速过大，易于吹起沉落的矿尘而增加空气中的浮尘浓度，这不仅增大了煤尘爆炸隐患，同时影响了生产环境；风速过小，又不利于及时有效地把悬浮的矿尘排至矿井以外。一般认为最佳排尘风速为152.0ms。规程规定：矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。对采掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录，并写在测风地点的记录牌上。,21,6水封爆破和水炮泥水封爆破和水炮泥作用：在爆破压力的作用下，水将强行渗入煤层中，有助于提高爆破效果；在爆破过程中，大部分水被汽化，这不仅使降尘效果更加显著，而且还可消除炮烟，溶解由于炸药爆炸时产生的有害气体(如二氧化氮)。(1)水封爆破水封爆破的具体做法有2种：一是在工作面打好炮眼后装入防水炸药，然后将注水器插入炮眼中进行水封；二是在工作面打好炮眼后先注入高压水，使之沿煤层节理、裂隙渗透，当煤壁见水时，装人防水炸药，再将注水器插入炮眼中进行水封。水封压力一般不超过O3MPa。水封爆破虽然的降尘效果较好，但需要一套高压设备，需用防水炸药和雷管，使用技术和条件要求比较严格，因此水封爆破并没有得到广泛应用。,22,(2)水炮泥水炮泥：图321就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内。自动封口水炮泥：图322注水时用特制水针从细管口插入，向袋内注水；当水注满后，拔出水针，水压将袋内的细管挤向袋壁，自动封口。,23,7喷雾洒水喷雾洒水就是将压力水通过喷雾器在旋转或冲击作用下，使水流雾化成细散的水滴喷射于空气中。规程规定：采煤机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于15MPa。如果内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力不得小于4MPa。无水或喷雾装置损坏时必须停机。规程规定：掘进机作业时，应使用内、外喷雾装置，内喷雾装置的使用水压不得小于3MPa，外喷雾装置的使用水压不得小于15MPa；如果内喷雾装置的使用水压小于3MPa或无内喷雾装置，则必须使用外喷雾装置和除尘器。规程规定：井下煤仓放煤口、溜煤眼放煤口、输送机转载点和卸载点，以及地面筛分厂、破碎车间、带式输送机走廊、转载点等地点，都必须安设喷雾装置或除尘器，作业时进行喷雾降尘或用除尘器除尘。,24,(1)喷雾洒水的作用在雾体作用范围内高速流动的雾滴与尘粒碰撞接触后，尘粒被湿润，在重力作用下下沉；高速流动的雾体产生负压将其周围的含尘空气吸引到雾体内，使浮尘湿润下沉；将已沉落的尘粒湿润粘结，失去飞扬能力；增加煤的水分，降低煤尘爆炸性；阻止爆炸火焰的传播。,25,(2)影响喷雾洒水降尘效果的因素影响喷雾降尘效果的决定因素：供水压力和供水流量，两者直接影响雾滴的粒径和雾滴的运动速度。雾滴粒径雾滴粒径是影响喷雾洒水降尘效果的主要因素。雾滴粒径越小，在空气中分布密度越大，与矿尘相互碰撞机会越多，捕尘效果越好。雾滴粒径过小：湿润后尘粒重量增加不多，不易沉降；已经沉降下来的尘粒由于蒸发脱水而再度飞扬；过小的雾滴也易于被风流带走和蒸发，不利捕尘。雾滴粒径过大：影响喷雾密度；粗大的雾滴遇到细小尘粒时，会因涡流作用使尘粒随风流从雾滴旁边绕过而无法捕捉，因而降尘效果不好。一般雾滴粒径在10200m范围内降尘效果较好。,26,雾滴的运动速度雾滴与尘粒的相对速度决定着粉尘与雾滴的接触效果，雾滴运动速度越快，则动能越大，与尘粒碰撞时有利于克服水的表面张力，使尘粒迅速湿润降落。实测表明：雾滴在射程内其平均运动速度应不低于20ms。供水流量供水流量越大，降尘效果越好（增加流量可提高雾滴的运动速度和密度）。供水压力供水压力是影响喷雾降尘效果最基本、最关键的因素，它直接影响喷嘴的流量、雾滴大小和运动速度。据测定：当水压达15MPa时效果最佳。但是，采用静压供水系统时一般达不到此压力，因此，一些单位采用风水喷雾以提高降尘效果。用压气与水联合作用喷雾时，水压在0405MPa即可收到较好的降尘效果。影响喷雾降尘效果的因素还有：雾体结构尺寸、作用范围、喷嘴的安装位置、喷雾方向、水的质量和含尘空气本身的流动速度等。,27,(3)喷雾器的种类喷雾器种类：按喷射动力分为单水作用和风水联合作用单水作用喷雾器：如图323压力水沿旋流导水芯2的螺旋沟槽流动时，产生旋转冲击作用后从喷嘴口喷出，形成中空圆锥形雾体。外壳：尼龙压制或金属材料制作。喷嘴口直径：25、3、35mm三种。特点：结构简单、轻便、雾滴较细、耗水量少和扩张角大的特点，但射程较小，对捕捉5m以下的矿尘效果不佳，其捕尘率一般不超过30。适用条件：向固定尘源喷雾(如采掘工作面的输送机机头、翻转罐笼、煤仓、装车站等处喷雾降尘)。,28,风水联合作用喷雾器图324以压气为主要动力，将低于风压的水分散成水雾。特点：雾化程度高、喷射速度大、射程远且水雾细、密度大的特点，对5m以下的矿尘捕获效果显著。一般捕尘率可达90。在风压为500kPa，水压为2943kPa时，射程可达56m，密集雾柱直径为2530m，耗水量为l012Lmin。使用条件：掘进工作面使用较多的是鸭嘴形风水联合作用喷雾器。,29,(4)喷雾洒水应遵守下列规定：喷雾洒水的地点，应选择在采掘和其他产尘源附近的巷道段里，以及可能成为瓦斯或煤尘点火源的电气设备的附近巷道段里；喷雾洒水的巷道段，应包括尘源和可能的点火源两侧的巷道，每侧巷道的长度都不得小于200m，若该侧巷道的长度小于200m时，则该巷道全长都应喷雾洒水；在喷雾洒水的巷道段里，应随时保持沉积煤尘中的水分大于12；否则应重新喷雾洒水。,30,(二)隔爆措施限制煤尘爆炸范围扩大的措施：指使已沉落在巷道周壁和支架上的煤尘失去爆炸性，以及使已经发生的爆炸限制在最小范围内，防止其蔓延扩大，从而减少灾害造成的损失。规程规定：开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。隔爆措施：设置岩粉棚、水棚和自动隔爆棚等。水棚：水槽棚、水袋棚。此措施也适用于防止瓦斯爆炸事故扩大。,31,1设置水槽棚1)水槽棚的规格及置放方法(1)水槽的材料：有一定强度的硬质易碎的聚氯乙烯和聚氨酯塑料。(2)水槽形状：倒梯形。(3)水槽容积：40L和80L两种规格。图326,32,(4)水槽置放方法悬挂式、放置式和混合式三种。图325,33,2)水槽棚设置要求(1)主要隔爆棚应采用水槽棚，水袋棚只能作为辅助隔爆棚。(2)水槽必须符合检验标准的要求。(3)水槽的布置必须符合以下规定：断面S12m2时，nBL10065式中L巷道断面宽度，m；B水槽宽度，m；n排棚上的水槽个数。,34,(4)水槽之间的间隙与水槽同支架上部内缘之间的间隙之和不得大于15m，特殊情况下不得超过18m。2个水槽之间的间隙不得大于12m。(5)水槽边与巷壁、支架、顶板、构筑物之间的距离不得小于01m。水槽底部至顶梁(顶板)的距离不得大于16m，如果大于16m，则必须在该水槽的上方增设1个水槽。(6)水槽底部距巷道轨面的距离不应小于18m。(7)水槽棚排间距离应为1230m。主要水槽棚的棚区长度不小于30m，辅助棚的棚区长度不小于20m。(8)第一排水槽棚与工作面的距离必须保持60200m。(9)水槽棚应设置在直线段巷道内。(10)水槽棚与巷道交叉口、转弯处、变坡处之间的距离必须保持5075m，与风门的距离必须大于25m。(11)水槽棚用水量按巷道断面积计算，主要水槽棚为400Lm2，辅助水棚为200Lm2(12)水槽内混入5的煤尘后即应换水。,35,