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文檔簡介

1、煤礦重大爆炸事故理論,中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 朱紅青,爆炸事故的預(yù)防、監(jiān)測及防止事故擴(kuò)大的措施,一、瓦斯煤塵爆炸的致因 二、爆炸的發(fā)生及危害 三、影響爆炸發(fā)生的因素,1 煤礦瓦斯機(jī)理,瓦斯煤塵爆炸的致因及影響因素,爆炸事故的防治,瓦斯的性質(zhì)及存在方式,瓦斯的檢測只能依靠儀器進(jìn)行,人無法感知瓦斯的存在。,主要成分:甲烷CH4,無色、無味、無嗅的氣體,相對(duì)空氣的比重為0.554,具有爆炸性,在適當(dāng)?shù)臐舛群鸵鹪吹淖饔孟聲?huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的燃燒和爆炸,伴隨煤的生成而產(chǎn)生,以一定壓力賦存于煤層,在采動(dòng)影響下涌入工作空間。新揭露煤壁釋放瓦斯速率較高。,瓦斯是什么?,瓦斯的重要特性:,它存在嗎?,如何判定瓦斯的存在

2、?,煤塵參與瓦斯爆炸,能懸浮于空氣中一定時(shí)間的固體微小顆粒,主要成份是固體碳和揮發(fā)分 。,生成于采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸和提升等過程中,以浮游和沉積兩種形態(tài)存在。,粒徑在1mm以下的煤塵懸浮于空氣中,一定濃度下遇火源會(huì)發(fā)生爆炸。浮塵能隨人呼吸進(jìn)入人體內(nèi),危害健康。,浮塵的濃度可直接觀察,憑經(jīng)驗(yàn)大致判斷。測定儀器能進(jìn)行精確測定。,煤塵是什么?,煤塵的生成和存在:,煤塵的危害:,煤塵的判定:,四大類型的主要點(diǎn)燃源!,掘進(jìn)面計(jì)算示例!,瓦斯爆炸的條件,局部地點(diǎn)或局部區(qū)域,在瓦斯涌出異常及通風(fēng)異?;蛲oL(fēng)時(shí),容易形成。地點(diǎn):掘進(jìn)面、工作面上隅角、封閉區(qū)域、冒落空洞。,空氣中21%,其它氣體的混入和井下有機(jī)物等的

3、氧化、人員呼吸使其減少,但一般仍達(dá)20%。瓦斯積聚濃度達(dá)40%時(shí),氧濃度才下降到12% 。總能滿足!,足夠的能量0.28mJ;足夠的溫度650;足夠長的時(shí)間爆炸感應(yīng)期。,瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi),一般為5%16% 。,混合氣體中氧的濃度不低于12% 。,有足夠能量的點(diǎn)火源 。,瓦斯爆炸,在井下存在的可能性,包括電弧放電、電氣火花和靜電火花。如:井下輸電線路短路、接頭不符合要求、帶電檢修等。化纖衣服靜電火花0.28mJ,跑車時(shí)車輛和軌道的摩擦、金屬器件之間的撞擊、鋼件與巖石的碰撞、火成巖等堅(jiān)硬巖石間的碰撞等。,火源,熾熱的表面,如:白熾燈、過流引起的線路灼熱、皮帶打滑引起的金屬表面熾熱。熾熱氣體,如

4、:熾熱的廢氣,火災(zāi)產(chǎn)生的高溫?zé)熈鞯?特點(diǎn):伴隨有燃燒化學(xué)反應(yīng)。如明火、井下焊接火焰、放炮火焰、油火等,明火火焰,熾熱表面和熾熱氣體,機(jī)械摩擦及撞擊火花,電火花,用于井下測量的激光、閃電、雜散電流等也具有點(diǎn)燃瓦斯的能力。,其它點(diǎn)燃 源,返 回,靜電火花,瓦斯爆炸的最小點(diǎn)燃能量0.28mJ,就是使用電容放電產(chǎn)生火花的方法測定的。 假設(shè)人體的電容為200pF,化纖衣服靜電電位為15kV,則其放電的能量可達(dá)22.5mJ,大大超過最小點(diǎn)燃能量 。 井下工作人員的服裝要求必須是棉織品 。,返 回,主要有兩種形式,純煤塵爆炸和有瓦斯參與的煤塵爆炸。以后一種為主。,與瓦斯點(diǎn)燃相同。,沉積煤塵飛揚(yáng)計(jì)算示例!,煤

5、塵爆炸條件,必須經(jīng)過專門部門的試驗(yàn)鑒定,一般煤的揮發(fā)分Vr10%屬有爆炸性的煤塵。除少數(shù)無煙煤外,其余各類煤均屬于爆炸性煤塵。,濃度下限3040g/m3。直接產(chǎn)生很難40g/m3時(shí)25W的燈泡,2m內(nèi)人看不見燈光。間接產(chǎn)生容易積塵飛揚(yáng)。,能量4.540mJ;溫度700800;足夠長的時(shí)間爆炸感應(yīng)期。,煤塵本身具有爆炸危險(xiǎn)性 。,空氣中煤塵的濃度處于爆炸界限范圍內(nèi) 。,有足夠能量的點(diǎn)火源 。,煤塵爆炸,在井下存在的可能性,爆炸或爆轟,爆燃,擴(kuò)散燃燒,燃燒,形成火焰鋒面,放出的熱量加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。,火焰鋒面?zhèn)鞑?、發(fā)展,速度每秒幾米到十余米,在鋒面前方形成壓力波。,火焰鋒面?zhèn)鞑ニ俣冗_(dá)每秒幾十米至

6、幾百米,鋒面前方形成超音速的沖擊波,甚至發(fā)展為傳播速度達(dá)每秒數(shù)千米 的爆轟。,形成爆炸,爆炸機(jī)理,燃燒傳播和發(fā)展,局部點(diǎn)燃,爆燃(包括爆炸)、爆轟的特征參數(shù)對(duì)比,見表3-4-1。,范圍較小,一般為幾十米到幾百米。,幾千米,甚至沖出地面。,速度大于音速,壓力從幾個(gè)20個(gè)大氣壓。危害:人員創(chuàng)傷、巷道毀壞、冒頂、設(shè)備翻到破壞、摧毀礦井通風(fēng)設(shè)施等。,爆炸的危害,與爆炸后通風(fēng)系統(tǒng)狀況有關(guān),可波及下風(fēng)側(cè)的生產(chǎn)區(qū)域。,氧濃度下降,燃燒生成大量的CO2和H2O,不完全反應(yīng)產(chǎn)生的CO濃度一般也達(dá)到0.4%以上,成為井下人員傷亡的主要因素之一。,速度從每秒幾米到100m/s至音速以上。溫度達(dá)2000以上。造成人體

7、皮膚、呼吸器官等燒傷,燒壞電氣設(shè)備、可引燃井巷中的可燃物。,大氣成份的變化,火焰鋒面,沖擊波,作用范圍,特征及破壞作用,作用過程,影響爆炸發(fā)生的因素,其它可燃?xì)怏w的混入,使瓦斯的爆炸界限發(fā)生變化(通常是使下限降低)。在判斷災(zāi)區(qū)氣體的爆炸性時(shí)十分重要。,加入惰性氣體、減小氧濃度可升高瓦斯爆炸下限,降低其上限。在注惰進(jìn)行礦井滅火、災(zāi)區(qū)防爆時(shí)非常重要。,環(huán)境溫度升高,爆炸下限下降,上限升高。,其它可燃?xì)怏w的影響,氧濃度和過量惰氣的影響,溫度的影響,氣壓的影響,點(diǎn)燃源能量的影響,氣壓增高,爆炸下限變化很小,上限大幅度增高。,點(diǎn)燃能量的增加,爆炸下限明顯降低。煤礦井下各種點(diǎn)燃源的能量往往大大超過0.28

8、mJ 。,日常工作:發(fā)現(xiàn)問題措施消除隱患,地點(diǎn):采、掘工作面事故占總量的90%以上 。企業(yè):鄉(xiāng)鎮(zhèn)、地方及私營煤礦占90%。主要原因:獨(dú)眼井開采、自然通風(fēng),管理松散,思想麻痹。直接原因:爆破火焰引燃多,其它依次為明燈、失爆、撞擊等 典型方式:明電放炮、明燈照明、帶電檢修、開關(guān)失爆、使用不安全炸藥等。,事故統(tǒng)計(jì)找到重點(diǎn)、指出方向,災(zāi)變時(shí)期:救災(zāi)事故處理調(diào)查分析,2 預(yù)防及防止無毒不丈事故擴(kuò)大,安全管理和措施 企業(yè)行為,隔爆、阻爆設(shè)施,災(zāi)害預(yù)處理計(jì)劃。,防治方法,瓦斯煤塵爆炸事故始終是我國煤礦重大傷亡事故的主要因素,95年傷亡人數(shù)占重大事故的80.5%,監(jiān)察和懲罰 監(jiān)督執(zhí)法機(jī)構(gòu),預(yù)防爆炸的發(fā)生,防止事故的擴(kuò)大,防止瓦斯積聚,防止煤塵沉積和飛揚(yáng),防止點(diǎn)火源的出現(xiàn),加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測,分區(qū)管理,編制災(zāi)害預(yù)處理計(jì)劃,隔爆、阻爆裝置,防止瓦斯積聚,1.保證工作面的供風(fēng)量及風(fēng)流質(zhì)量。,2.及時(shí)處理積聚的瓦斯,3.通風(fēng)異?;蛲咚褂砍霎惓r(shí)期應(yīng)特別注意,防止煤塵沉積和飛揚(yáng),1)煤層注水,2)濕式打眼,3)水炮

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