煤塵爆炸防治技術(shù)

1．煤塵爆炸性評價方法

　　(1)煤塵爆炸指數(shù)。這一指標可用可燃揮發(fā)分含量進行初步判定。在煤礦設計時，可燃揮發(fā)分含量可作為判定煤塵爆炸危險的指標。

　　(2)煤塵爆炸性鑒定。雖然用煤塵爆炸指數(shù)可以判定其爆炸性，但鑒于煤種和煤質(zhì)的復雜性，爆炸指數(shù)只是一個初步判斷。還必須按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定進行煤塵爆炸性鑒定試驗。我國標準中規(guī)定，采用大管狀煤塵爆炸鑒定裝置進行試驗，并由國家授權(quán)單位承擔鑒定試驗。

　　2．防止煤塵爆炸的技術(shù)措施

　　如前所述，煤塵爆炸必須在三個條件同時具備時才可能發(fā)生，如果不讓這些條件同時存在，或者破壞已經(jīng)形成的這些條件在，就可以防止煤塵爆炸的發(fā)生和發(fā)展。這是制定各種防止煤塵爆炸措施的出發(fā)點和基本原則。

　　(1)防止煤積聚的措施。一般情況下，生產(chǎn)場所的浮游煤塵濃度是遠低于煤塵爆炸下限濃度的。但是，因空氣震蕩(爆破的沖擊波)等原因使沉積煤塵重新飛揚起來，這時的煤塵濃度大大超過爆炸下限濃度。據(jù)估算4m2斷面的小巷道的周邊上，只要沉積0．04mm厚的一層煤塵，當它全部飛揚起來，就達到了爆炸下限。實際上，井下的沉積煤塵都超過了這個厚度，所以，減少巷道內(nèi)的沉積煤塵量并清除出井，是最簡有效的防爆措施。

　　各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用有效的防塵、降塵措施，減少了煤塵的產(chǎn)生，降低了空氣中的煤塵濃度，也就降低了沉積煤塵量。因此，綜合防塵措施既是減少粉塵危害工人健康的措施。也是防止煤塵爆炸的治本措施。

　　(2)杜絕著火源。井下能引起煤塵爆炸的著火源有電氣火花、摩擦火花、摩擦熱，煤自燃而形成的高溫點、爆破作出現(xiàn)的爆燃以及瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫產(chǎn)物等。消除這類著火源的主要技術(shù)措施有：保持礦用電氣設備完好的防爆性能，加強管理防止出現(xiàn)電器設備失爆現(xiàn)象，選用非著火性輕合金材料避免產(chǎn)生危險的摩擦火花，輸送帶、風筒、電纜等常用的非金屬材料必須具有阻燃、抗靜電性能，采用阻化劑、凝膠或氮氣防止煤柱、采空區(qū)殘留煤發(fā)生自燃。除采取上述技術(shù)措施外，同時還要加強瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。

　　由于煤礦自然條件十分復雜，發(fā)生煤塵爆炸的隨機性很大，除了上述一般性的安全技術(shù)措施外，針對煤塵爆炸的特點，各國還研究了防止煤塵爆炸的專門技術(shù)。其中使用歷史最長、應用面廣、簡單易行的防止煤塵爆炸技術(shù)措施是撒布巖粉法。

　　(3)撒布巖粉法。這種方法是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉，用它覆蓋沉積在巷道周邊上的沉積煤塵。巖粉層在巷道風速很低時，它的粘滯性起到了阻礙沉積煤塵重新飛揚的作用。

　　當發(fā)生瓦斯爆炸等異常情況時，巨大的空氣震蕩風流把巖粉和沉積煤塵都吹揚起來形成巖粉一煤塵混合塵云。當爆炸火場進入混合塵云區(qū)域時，巖粉吸收火焰的熱量使系統(tǒng)冷卻，同時巖粉粒子還會起到屏蔽作用，阻止火焰或燃燒的煤粒向未燒著的煤塵粒子傳遞熱量，最終達到阻止煤塵著火的目的。這一方法在英、美、俄等主要產(chǎn)煤國家大量應用，而且效果顯著。

　　3．防止煤塵爆炸傳播技術(shù)

　　防止煤塵爆炸傳播技術(shù)也稱為隔絕煤塵爆炸傳播技術(shù)(以下簡稱隔爆技術(shù))，是指把已經(jīng)發(fā)生的爆炸控制在一定范圍內(nèi)并撲滅以防止爆炸向外傳播的技術(shù)措施。該技術(shù)不僅適于對煤塵爆炸的控制，也適用于對瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸的控制。該技術(shù)分為兩大類：被動式隔爆技術(shù)和自動式隔爆技術(shù)。

　　(1)被動式隔爆技術(shù)(也稱隔爆措施)。發(fā)生爆炸的初期，爆炸火焰峰面是超前于爆炸壓力波向前傳播的，隨著爆炸反應的繼續(xù)和加強，壓力波逐漸趕上并超前于火焰峰面?zhèn)鞑�，兩者之間有一時間差。被動式隔爆技術(shù)就是利用這一規(guī)律，利用壓力波的能量使隔爆措施動作，在巷道內(nèi)形成撲滅火焰的消焰抑制劑塵云，后續(xù)到達到的火焰進入抑制劑塵云時被撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。被動式隔爆技術(shù)主要有：巖粉棚、水槽棚和水袋棚，統(tǒng)稱為被動式隔爆棚。

　　被動式隔爆棚的設置方式有3種形式：集中式布置、分散式布置和集中分散式混合布置。根據(jù)隔爆棚在井巷系統(tǒng)中限制煤塵爆炸的作用和保護范圍，可將它們分為主要隔爆棚(重型棚)和輔助隔爆棚(輕型棚)。重型棚的作用是保護全礦性的安全，在礦井兩翼與井筒相通的主要運輸大巷和回風大巷、相鄰煤層之間的運輸和回風石門、相鄰采區(qū)之間的集中運輸巷和回風巷內(nèi)設置。輕型棚的作用是保護一個采區(qū)的安全，在采煤工作面的進風、回風巷和采區(qū)內(nèi)的煤及半煤巖掘進巷道以及采用獨立通風并有煤塵爆炸危險的其他巷道內(nèi)設置。

　　(2)自動隔爆技術(shù)。被動式隔爆技術(shù)的作用原理決定了該技術(shù)措施只能在距爆炸源60～200m(巖粉棚300m)范圍內(nèi)發(fā)揮抑制爆炸的作用。因此，在爆炸發(fā)生的初期該技術(shù)是無效的。此外，在低矮、狹窄和拐彎多的巷道中使用也極其不利，不能發(fā)揮抑爆效果。針對這些缺點各國研究并使用了自動隔爆技術(shù)。

　　傳感器、控制器和噴灑裝置是自動隔爆裝置三大組成部分，由若干臺自動隔爆裝置組成的隔爆系統(tǒng)即為自動式隔爆措施。傳感器主要有3類：接受瓦斯煤塵爆炸動力效應的壓力傳感器、利用爆炸熱效應的熱電傳感器和利用爆炸火焰發(fā)出的光效應的光電傳感器；控制器是向噴灑抑制劑的執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出動作指令的儀器；噴灑裝置一般由執(zhí)行機構(gòu)、噴撒器和抑制劑儲存容器組成。它的作用是將抑制劑(巖粉、干粉或水)擴散于巷道空間形成粉塵云或水霧帶，其動作應迅速、可靠、能適應爆炸的快速發(fā)展。

　　抑制劑的選擇原則是抑制火焰用量少、效果好、價格便宜。雖然巖粉在煤礦應用最廣，但是在弱的瓦斯煤塵爆炸條件下，以及在劇烈的強爆炸時，它的抑制效果并不理想。適用于自動隔裝置的抑制劑主要有液體抑制劑水、水加鹵代烷、粉末無機鹽類抑制劑和鹵代烷。粉末無機鹽類有(NH4)H2PO4、NaCl、KCl、KHCO3、NaHCO3、CaCO3等粉劑。鹵代烷有二氟一氯一溴甲烷等，雖然滅火效果好，但它有破壞臭氧層的缺點，已禁用。