煤矿瓦斯爆炸机理及其防治.ppt

1、煤矿重大爆炸事故理论,中国矿业大学(北京) 朱红青,爆炸事故的预防、监测及防止事故扩大的措施,一、瓦斯煤尘爆炸的致因 二、爆炸的发生及危害 三、影响爆炸发生的因素,1 煤矿瓦斯机理,瓦斯煤尘爆炸的致因及影响因素,爆炸事故的防治,瓦斯的性质及存在方式,瓦斯的检测只能依靠仪器进行，人无法感知瓦斯的存在。,主要成分：甲烷CH4，无色、无味、无嗅的气体，相对空气的比重为0.554,具有爆炸性，在适当的浓度和引火源的作用下会产生强烈的燃烧和爆炸,伴随煤的生成而产生，以一定压力赋存于煤层，在采动影响下涌入工作空间。新揭露煤壁释放瓦斯速率较高。,瓦斯是什么？,瓦斯的重要特性：,它存在吗？,如何判定瓦斯的存在

2、？,煤尘参与瓦斯爆炸,能悬浮于空气中一定时间的固体微小颗粒，主要成份是固体碳和挥发分 。,生成于采煤、掘进、运输和提升等过程中，以浮游和沉积两种形态存在。,粒径在1mm以下的煤尘悬浮于空气中，一定浓度下遇火源会发生爆炸。浮尘能随人呼吸进入人体内，危害健康。,浮尘的浓度可直接观察，凭经验大致判断。测定仪器能进行精确测定。,煤尘是什么？,煤尘的生成和存在：,煤尘的危害：,煤尘的判定：,四大类型的主要点燃源！,掘进面计算示例！,瓦斯爆炸的条件,局部地点或局部区域，在瓦斯涌出异常及通风异常或停风时，容易形成。地点：掘进面、工作面上隅角、封闭区域、冒落空洞。,空气中21%，其它气体的混入和井下有机物等的

3、氧化、人员呼吸使其减少，但一般仍达20%。瓦斯积聚浓度达40%时，氧浓度才下降到12% 。总能满足！,足够的能量0.28mJ；足够的温度650；足够长的时间爆炸感应期。,瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%16% 。,混合气体中氧的浓度不低于12% 。,有足够能量的点火源 。,瓦斯爆炸,在井下存在的可能性,包括电弧放电、电气火花和静电火花。如：井下输电线路短路、接头不符合要求、带电检修等。化纤衣服静电火花0.28mJ,跑车时车辆和轨道的摩擦、金属器件之间的撞击、钢件与岩石的碰撞、火成岩等坚硬岩石间的碰撞等。,火源,炽热的表面，如：白炽灯、过流引起的线路灼热、皮带打滑引起的金属表面炽热。炽热气体，如

4、：炽热的废气，火灾产生的高温烟流等,特点：伴随有燃烧化学反应。如明火、井下焊接火焰、放炮火焰、油火等,明火火焰,炽热表面和炽热气体,机械摩擦及撞击火花,电火花,用于井下测量的激光、闪电、杂散电流等也具有点燃瓦斯的能力。,其它点燃 源,返 回,静电火花,瓦斯爆炸的最小点燃能量0.28mJ，就是使用电容放电产生火花的方法测定的。 假设人体的电容为200pF，化纤衣服静电电位为15kV，则其放电的能量可达22.5mJ，大大超过最小点燃能量 。 井下工作人员的服装要求必须是棉织品 。,返 回,主要有两种形式，纯煤尘爆炸和有瓦斯参与的煤尘爆炸。以后一种为主。,与瓦斯点燃相同。,沉积煤尘飞扬计算示例！,煤

5、尘爆炸条件,必须经过专门部门的试验鉴定，一般煤的挥发分Vr10%属有爆炸性的煤尘。除少数无烟煤外，其余各类煤均属于爆炸性煤尘。,浓度下限3040g/m3。直接产生很难40g/m3时25W的灯泡，2m内人看不见灯光。间接产生容易积尘飞扬。,能量4.540mJ；温度700800；足够长的时间爆炸感应期。,煤尘本身具有爆炸危险性 。,空气中煤尘的浓度处于爆炸界限范围内 。,有足够能量的点火源 。,煤尘爆炸,在井下存在的可能性,爆炸或爆轰,爆燃,扩散燃烧,燃烧，形成火焰锋面，放出的热量加速化学反应的进行。,火焰锋面传播、发展，速度每秒几米到十余米，在锋面前方形成压力波。,火焰锋面传播速度达每秒几十米至

6、几百米，锋面前方形成超音速的冲击波，甚至发展为传播速度达每秒数千米 的爆轰。,形成爆炸,爆炸机理,燃烧传播和发展,局部点燃,爆燃（包括爆炸）、爆轰的特征参数对比，见表3-4-1。,范围较小，一般为几十米到几百米。,几千米，甚至冲出地面。,速度大于音速，压力从几个20个大气压。危害：人员创伤、巷道毁坏、冒顶、设备翻到破坏、摧毁矿井通风设施等。,爆炸的危害,与爆炸后通风系统状况有关，可波及下风侧的生产区域。,氧浓度下降，燃烧生成大量的CO2和H2O，不完全反应产生的CO浓度一般也达到0.4%以上，成为井下人员伤亡的主要因素之一。,速度从每秒几米到100m/s至音速以上。温度达2000以上。造成人体

7、皮肤、呼吸器官等烧伤，烧坏电气设备、可引燃井巷中的可燃物。,大气成份的变化,火焰锋面,冲击波,作用范围,特征及破坏作用,作用过程,影响爆炸发生的因素,其它可燃气体的混入，使瓦斯的爆炸界限发生变化（通常是使下限降低）。在判断灾区气体的爆炸性时十分重要。,加入惰性气体、减小氧浓度可升高瓦斯爆炸下限，降低其上限。在注惰进行矿井灭火、灾区防爆时非常重要。,环境温度升高，爆炸下限下降，上限升高。,其它可燃气体的影响,氧浓度和过量惰气的影响,温度的影响,气压的影响,点燃源能量的影响,气压增高，爆炸下限变化很小，上限大幅度增高。,点燃能量的增加，爆炸下限明显降低。煤矿井下各种点燃源的能量往往大大超过0.28

8、mJ 。,日常工作：发现问题措施消除隐患,地点：采、掘工作面事故占总量的90%以上 。企业：乡镇、地方及私营煤矿占90%。主要原因：独眼井开采、自然通风，管理松散，思想麻痹。直接原因：爆破火焰引燃多，其它依次为明灯、失爆、撞击等 典型方式：明电放炮、明灯照明、带电检修、开关失爆、使用不安全炸药等。,事故统计找到重点、指出方向,灾变时期：救灾事故处理调查分析,2 预防及防止无毒不丈事故扩大,安全管理和措施 企业行为,隔爆、阻爆设施，灾害预处理计划。,防治方法,瓦斯煤尘爆炸事故始终是我国煤矿重大伤亡事故的主要因素,95年伤亡人数占重大事故的80.5%,监察和惩罚 监督执法机构,预防爆炸的发生,防止事故的扩大,防止瓦斯积聚,防止煤尘沉积和飞扬,防止点火源的出现,加强瓦斯监测,分区管理,编制灾害预处理计划,隔爆、阻爆装置,防止瓦斯积聚,1.保证工作面的供风量及风流质量。,2.及时处理积聚的瓦斯,3.通风异常或瓦斯涌出异常时期应特别注意,防止煤尘沉积和飞扬,1）煤层注水,2）湿式打眼,3）水炮