安全工程师《生产技术》：煤尘爆炸和防、隔爆措施

　　（三）煤尘爆炸和防、隔爆措施

　　1．矿山粉尘（煤矿煤尘）爆炸的条件

　　矿山粉尘（煤矿煤尘）爆炸必须同时具备以下4个条件：粉尘本身具有爆炸性；粉尘悬浮在空气中并达到一定浓度；有足以点燃粉尘的热源；有可供爆炸的助燃剂。

　　2．煤尘爆炸性评价方法

　　（1）煤尘爆炸指数。煤尘爆炸指数，也被称作可燃挥发分含量，在煤矿设计时，可作为初步判定煤尘爆炸危险的指标。

　　（2）煤尘爆炸性鉴定。虽然用煤尘爆炸指数可以判定其爆炸性，但鉴于煤种和煤质的复杂性，爆炸指数只是一个初步判断。还必须按《煤矿安全规程》规定进行煤尘爆炸性鉴定试验。我国标准中规定，采用大管状煤尘爆炸鉴定装置进行试验，并由国家授权单位承担鉴定试验。

　　3．防止煤尘爆炸的技术措施

　　煤尘爆炸必须在4个条件同时具备时才可能发生，如果不让这些条件同时存在，或者破坏已经形成的这些条件，就可以防止煤尘爆炸的发生和发展。这是制定各种防止煤尘爆炸措施的出发点和基本原则。

　　（1）防尘措施。一般情况下，生产场所的浮游煤尘浓度是远低于爆炸下限浓度的。但是，因空气震荡（放炮的冲击波）等原因使沉积煤尘重新飞扬起来，这时的煤尘浓度大大超过爆炸下限浓度。据估算4㎡断面小巷道的周边上，只要沉积0．04mm厚的一层煤尘，当它全部飞扬起来，就达到了爆炸下限。实际上，井下的沉积煤尘都超过了这个厚度，所以，减少巷道内的沉积煤尘量并清除出井，是最简单有效的防爆措施。

　　各生产环节采用有效的防尘，降尘措施，减少煤尘的产生，降低空气中的煤尘浓度，也就降低了沉积煤尘量。因此，综合防尘措施既是减少粉尘危害工人健康的措施，也是防止煤尘爆炸的治本措施。

　　（2）杜绝着火源。井下能引起煤尘爆炸的着火源有电气火花、摩擦火花、摩擦热、煤自燃而形成的高温点、爆破作业出现的爆燃以及瓦斯爆炸所产生的高温产物等。消除这类着火源的主要技术措施有：保持矿用电气设备完好的防爆性能，加强管理防止出现电器设备失爆现象；选用非着火性轻合金材料避免产生危险的摩擦火花；胶带、风筒、电缆等常用的非金属材料必须具有阻燃，抗静电性能；采用阻化剂、凝胶或氮气防止煤柱、采空区残留煤发生自燃，同时，加强瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的发生。

　　（3）撒布岩粉法。由于煤矿自然条件十分复杂，发生煤尘爆炸的随机性很大，除了上述一般性的安全技术措施外，针对煤尘爆炸的特点，各国还研究了防止煤尘爆炸的专门技术，其中使用历史最长，应用面广、简单易行的防止煤尘爆炸技术措施是撒布岩粉法。

　　这种方法是定期向巷道周边撒布惰性岩粉，用它覆盖沉积在巷道周边上的沉积煤尘。岩粉层在巷道风速很低时，它的粘滞性起到了阻碍沉积煤尘重新飞扬的作用。

　　当发生瓦斯爆炸等异常情况时，巨大的空气震荡风流把岩粉和沉积煤尘都吹扬起来形成岩粉一煤尘混合尘云。当爆炸火场进入混合尘云区域时，岩粉吸收火焰的热量使系统冷却，同时岩粉粒子还会起到屏蔽作用，阻止火焰或燃烧的煤粒向未着的煤尘粒子传递热量，最终达到阻止煤尘着火的目的。这一措施在英、美、俄等主要产煤国家大量应用，而且效果显著。

　　4．防止煤尘爆炸传播技术

　　防止煤尘爆炸传播技术也称为隔绝煤尘爆炸传播技术（以下简称隔爆技术），是指把已经发生的爆炸控制在一定范围内并扑灭，防止爆炸向外传播的技术措施。该技术不仅适于对煤尘爆炸的控制，也适用于对瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸的控制。该技术分为两大类，被动式隔爆技术和自动式隔爆技术。

　　（1）被动式隔爆技术（也称隔爆措施）。发生爆炸的初期，爆炸火焰峰面是超前于爆炸压力波向前传播，随着爆炸反应的继续和加强，压力波逐渐赶上并超前于火焰峰面传播，两者之间有一时间差。被动式隔爆技术就是利用这一规律，利用压力波的能量使隔爆措施动作，在巷道内形成扑灭火焰的消焰抑制剂尘云，后续到达的火焰进入抑制剂尘云时被扑灭，阻止了爆炸继续向前传播。被动式隔爆技术主要有：岩粉棚，水槽棚和水袋棚，统称为被动式隔爆棚。

　　被动式隔爆棚的设置方式有3种形式，集中式布置，分散式布置和集中分散式混合布置。根据隔爆棚在井巷系统中限制煤尘爆炸的作用和保护范围，可将它们分为主要隔爆棚（重型棚）和辅助隔爆棚（轻型棚），重型棚的作用是保护全矿性的安全，设置在矿井两翼与井筒相通的主要运输大巷和回风大巷；相邻煤层之间的运输巷和回风石门；相邻采区之间的集中运输巷和回风巷。轻型棚的作用是保护一个采区的安全，在采煤工作面的进风、回风巷；采区内的煤及半煤岩掘进巷道；采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其他巷道内设置。

　　（2）自动隔爆技术。被动式隔爆技术的作用原理决定了该技术措施只能在距爆源60～200 m（岩粉棚300 m）范围内发挥抑制爆炸的作用。因此，在爆炸发生的初期该技术是无效的。此外，在低矮、狭窄和拐弯多的巷道中使用也极其不利，不能发挥抑爆效果。针对这些缺点各国研究并使用了自动隔爆技术。

　　传感器、控制器和喷洒装置是自动隔爆装置三大组成部分，由若干台自动隔爆装置组成的隔爆系统即为自动式隔爆措施，采用的传感器主要有3类：接受瓦斯煤尘爆炸动力效应的压力传感器，利用爆炸热效应的热电传感器和利用爆炸火焰发出的光效应的光电传感器。控制器是向喷洒抑制剂的执行机构发出动作指令的仪器；喷洒机构一般由执行机构、喷洒器和抑制剂储存容器组成。它的作用是将抑制剂（岩粉、干粉或水）扩散于巷道空间形成粉尘云或水雾带。它的动作应迅速、可靠、能适应爆炸的快速发展。

　　抑制剂的选择原则是抑制火焰用量少、效果好、价格便宜。虽然岩粉在煤矿应用最广，但是在弱的瓦斯煤尘爆炸条件下以及在剧烈的强爆炸时，它的抑制效果不理想。适用于自动隔爆装置的抑制剂主要有液体抑制剂水、水加卤代烷、粉末无机盐类抑制剂和卤代烷。粉末无机盐类有（NH4）H2PO4、NaCl、KCl、KHCO、NaHCO3、CaCO3等粉剂。卤代烷有二氟一氯一溴甲烷等，虽然灭火效果好，但它有破坏臭氧层的缺点，已经开始禁用。

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