煤塵的爆炸性（通防專業(yè)教程）
作者：佚名
2010-09-15 23:07
來源：不詳
煤塵的爆炸性
一、概述
很多固體在正常狀態(tài)下是不燃或難燃的，但是當它們被破碎成微細的粉塵時，就成為易燃的或有爆炸性的了。例如金屬鋁是不燃的，而鋁粉則能燃燒和爆炸。又如塊狀的煤炭只能燃燒，煤塵則能爆炸。其原因為：
（一）固體破碎成微細的粉塵后，它與氧氣的總接觸面積大大地增加了，如邊長10cm的立方體表面積為0.06m2，將之破碎為邊長0.1mm的塵粒時，它的塵粒數(shù)為109，總表面積為60m2，增加到1000倍；
（二）塵粒表面能以吸咐氧氣。
（三）某些粉塵（如煤塵）加熱時，以迅速放出大量的可燃氣體。
二、煤塵的爆炸性
煤塵的爆炸比瓦斯爆炸復雜。首先，煤是復雜的固體化合物，它的本身成分就影響煤塵的爆炸性。其次，瓦斯～空氣爆炸介質(zhì)的形成，可以是瓦斯本身擴散的結(jié)果，而煤塵爆炸時要求一定的能量用于形成爆炸濃度的含塵空氣。礦井內(nèi)這一過程或發(fā)生于火源出現(xiàn)前的采煤運煤過程中，或由于爆炸沖擊波將落塵揚起。
煤塵爆炸的機理：一般認為，煤炭本身存在著足夠數(shù)量容易氧化的游離基（活化中心），所以常溫條件下容易氧化，生成更多的游離基，使鏈反應得以持續(xù)。煤炭被破碎成微細的顆粒后，總表面積顯著增加，吸氧和氧化能力也就大增強。受到外界高溫熱源的作用時，單位時間內(nèi)能夠吸收更多的熱量，大約300～400OC時，就可以放出高溫分解的可燃性氣體，這些氣體集聚在塵粒周圍，形成氣體外殼。當這個外殼內(nèi)的氣體達到一定濃度并吸收一定能量后，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，就發(fā)生了塵粒的閃燃。如果這類塵粒氧化放出的熱量，能有效地傳遞到周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，反應速度急劇增加，達到一定程度時，便發(fā)展為爆炸。
三、煤塵爆炸的基本條件
煤塵爆炸必須同時具備以下三個條件：
（一）煤塵本身具有爆炸性。
1、2004年版《煤礦安全規(guī)程》第一百五十一條規(guī)定：“ 新礦井的地質(zhì)精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定資料。生產(chǎn)礦井每延深一個新水平，應進行一次煤塵爆炸性試驗工作。
煤塵的爆炸性由國家授權單位進行鑒定，鑒定結(jié)果必須報煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)備案。煤礦企業(yè)應根據(jù)鑒定結(jié)果采取相應的安全措施。”
2、煤塵爆炸性鑒定方法
（1）采用大管狀煤塵爆炸鑒定儀裝置進行鑒定，主要是用來測量煤塵燃燒與爆炸的火焰速度。見表3
（2）是根據(jù)煤的工業(yè)分析結(jié)果，計算揮發(fā)份指數(shù)，（即煤塵爆炸指數(shù)——煤的揮發(fā)份同煤中可燃物物質(zhì)之比）來初步判斷，一般說來，煤塵爆炸指數(shù)Vdaf＞10%的煤塵屬于爆炸性煤塵，Vdaf越大則爆炸性越強，Vdaf＜10%屬于無爆炸危險的煤塵。
（二）煤塵呈浮游狀態(tài)，并達到一定濃度。只有當煤塵在空氣中呈浮游狀態(tài)并具有一定濃度時才能發(fā)生爆炸。能夠形成爆炸的浮游狀態(tài)并具有一定濃度時才能發(fā)生爆炸。能夠形成爆炸的浮游煤塵濃度范圍，叫煤塵爆炸界限。單位體積空氣中，能夠發(fā)生爆炸的最低爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸下限濃度；單位體積空氣中，能夠發(fā)生爆炸的最高爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸上限濃度。我國表明，煤塵爆炸下限濃度為45g/m3、上限濃度為1500～2000g/m3。
（三）有足以點燃煤法的熱源。我國的煤塵爆炸引燃溫度在610～1050OC之間，一般為700～800OC。
四、煤塵爆炸的效應及危害
煤塵爆炸同瓦斯爆炸相似，煤塵爆炸后可產(chǎn)生高溫、高壓，形成沖擊波和火焰，并產(chǎn)生大量有害氣體等。
（一）爆炸產(chǎn)生高溫。煤塵爆炸時要放出大量的熱能。據(jù)理論計算，爆炸瞬時的溫度可達2300～2500 OC，實測也比較接近此值。高溫能夠引起礦井火災、燒毀設備、燒傷人員，也是可能發(fā)生連續(xù)爆炸的主要熱源。
（二）爆炸產(chǎn)生高壓，煤塵爆炸的理論壓力為735.5KPa，但實際發(fā)生爆炸時往往超過此值。另外，在有大量沉積煤塵的巷道中，爆炸壓力隨著離開爆源距離的增加會跳躍式的增大；如遇到障礙物或巷道斷面突然變化及巷道拐彎時，爆炸壓力也會有很大增高。爆炸高奪可損壞設備、推倒支架、造成冒頂和人員傷亡，使礦井遭受嚴重破壞。
（三）爆炸產(chǎn)生沖擊波。煤塵爆炸時產(chǎn)生的高溫火焰的傳播速度為610 ～1800m/s，同時，伴隨著火焰的傳播，還將產(chǎn)生強大的沖擊波，速度為2340m/s。沖擊波不僅能使設備、支架、人員等遭受損害，還能夠?qū)⑼窘?jīng)巷道內(nèi)的積塵揚起，被隨之而來的火焰點燃，造成二次、三次等連續(xù)爆炸事故。隔爆設施便是根據(jù)沖擊波與火焰速度差這一特點而研制和安設的。
（四）爆炸產(chǎn)生有害氣體。煤塵爆炸能夠產(chǎn)生大量的具有強烈毒性的一氧化碳CO，其濃度一般為2%～3%，最高可達8%～10%。這是煤塵爆炸或煤塵參與爆炸而造成大量人員傷亡的主要原因。
五、影響煤塵爆炸的因素
（一）煤的揮發(fā)份
煤的可燃揮發(fā)份越高，煤塵爆炸性越強，而且，揮發(fā)份越高，煤塵爆炸下限越低，越易爆炸。
（二）煤的灰分
由于灰分是不燃物質(zhì)，而且能吸收煤塵燃燒時放出的熱量，起冷卻作用。所以，灰分越高，煤塵爆炸性越低，但是當灰分較少（20%以下）時，影響不大，只有達到30%—40%時，爆炸性才明顯減弱。
（三）煤塵粒度。凡粒徑小于1mm的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是0.075mm以下的塵粒.粒徑越小,爆炸性越強;但過于微小達到0.01mm時，因很快會被氧化而成為灰燼，反而爆炸性降低。
（四）煤的水分，水分能粘結(jié)塵粒、降低其飛揚能力，還能吸熱降溫和阻燃，因而能遏制煤塵爆炸的發(fā)生。應當指出，水分對抑制煤塵起爆的作用較大；但當爆炸已經(jīng)發(fā)生時，水分的作用就很微弱了，即使煤塵水分達到25%，已呈稠泥狀，仍能參與強烈爆炸。
（五）空氣中的瓦斯?jié)舛取Ｍ咚购兔簤m同時存在時，會相應地降低各自爆炸下限。瓦斯?jié)舛仍礁?，煤塵爆炸下限越低。
關鍵詞：煤塵爆炸性
一、概述
很多固體在正常狀態(tài)下是不燃或難燃的，但是當它們被破碎成微細的粉塵時，就成為易燃的或有爆炸性的了。例如金屬鋁是不燃的，而鋁粉則能燃燒和爆炸。又如塊狀的煤炭只能燃燒，煤塵則能爆炸。其原因為：
（一）固體破碎成微細的粉塵后，它與氧氣的總接觸面積大大地增加了，如邊長10cm的立方體表面積為0.06m2，將之破碎為邊長0.1mm的塵粒時，它的塵粒數(shù)為109，總表面積為60m2，增加到1000倍；
（二）塵粒表面能以吸咐氧氣。
（三）某些粉塵（如煤塵）加熱時，以迅速放出大量的可燃氣體。
二、煤塵的爆炸性
煤塵的爆炸比瓦斯爆炸復雜。首先，煤是復雜的固體化合物，它的本身成分就影響煤塵的爆炸性。其次，瓦斯～空氣爆炸介質(zhì)的形成，可以是瓦斯本身擴散的結(jié)果，而煤塵爆炸時要求一定的能量用于形成爆炸濃度的含塵空氣。礦井內(nèi)這一過程或發(fā)生于火源出現(xiàn)前的采煤運煤過程中，或由于爆炸沖擊波將落塵揚起。
煤塵爆炸的機理：一般認為，煤炭本身存在著足夠數(shù)量容易氧化的游離基（活化中心），所以常溫條件下容易氧化，生成更多的游離基，使鏈反應得以持續(xù)。煤炭被破碎成微細的顆粒后，總表面積顯著增加，吸氧和氧化能力也就大增強。受到外界高溫熱源的作用時，單位時間內(nèi)能夠吸收更多的熱量，大約300～400OC時，就可以放出高溫分解的可燃性氣體，這些氣體集聚在塵粒周圍，形成氣體外殼。當這個外殼內(nèi)的氣體達到一定濃度并吸收一定能量后，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，就發(fā)生了塵粒的閃燃。如果這類塵粒氧化放出的熱量，能有效地傳遞到周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，反應速度急劇增加，達到一定程度時，便發(fā)展為爆炸。
三、煤塵爆炸的基本條件
煤塵爆炸必須同時具備以下三個條件：
（一）煤塵本身具有爆炸性。
1、2004年版《煤礦安全規(guī)程》第一百五十一條規(guī)定：“ 新礦井的地質(zhì)精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定資料。生產(chǎn)礦井每延深一個新水平，應進行一次煤塵爆炸性試驗工作。
煤塵的爆炸性由國家授權單位進行鑒定，鑒定結(jié)果必須報煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)備案。煤礦企業(yè)應根據(jù)鑒定結(jié)果采取相應的安全措施。”
2、煤塵爆炸性鑒定方法
（1）采用大管狀煤塵爆炸鑒定儀裝置進行鑒定，主要是用來測量煤塵燃燒與爆炸的火焰速度。見表3
（2）是根據(jù)煤的工業(yè)分析結(jié)果，計算揮發(fā)份指數(shù)，（即煤塵爆炸指數(shù)——煤的揮發(fā)份同煤中可燃物物質(zhì)之比）來初步判斷，一般說來，煤塵爆炸指數(shù)Vdaf＞10%的煤塵屬于爆炸性煤塵，Vdaf越大則爆炸性越強，Vdaf＜10%屬于無爆炸危險的煤塵。
（二）煤塵呈浮游狀態(tài)，并達到一定濃度。只有當煤塵在空氣中呈浮游狀態(tài)并具有一定濃度時才能發(fā)生爆炸。能夠形成爆炸的浮游狀態(tài)并具有一定濃度時才能發(fā)生爆炸。能夠形成爆炸的浮游煤塵濃度范圍，叫煤塵爆炸界限。單位體積空氣中，能夠發(fā)生爆炸的最低爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸下限濃度；單位體積空氣中，能夠發(fā)生爆炸的最高爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸上限濃度。我國表明，煤塵爆炸下限濃度為45g/m3、上限濃度為1500～2000g/m3。
（三）有足以點燃煤法的熱源。我國的煤塵爆炸引燃溫度在610～1050OC之間，一般為700～800OC。
四、煤塵爆炸的效應及危害
煤塵爆炸同瓦斯爆炸相似，煤塵爆炸后可產(chǎn)生高溫、高壓，形成沖擊波和火焰，并產(chǎn)生大量有害氣體等。
（一）爆炸產(chǎn)生高溫。煤塵爆炸時要放出大量的熱能。據(jù)理論計算，爆炸瞬時的溫度可達2300～2500 OC，實測也比較接近此值。高溫能夠引起礦井火災、燒毀設備、燒傷人員，也是可能發(fā)生連續(xù)爆炸的主要熱源。
（二）爆炸產(chǎn)生高壓，煤塵爆炸的理論壓力為735.5KPa，但實際發(fā)生爆炸時往往超過此值。另外，在有大量沉積煤塵的巷道中，爆炸壓力隨著離開爆源距離的增加會跳躍式的增大；如遇到障礙物或巷道斷面突然變化及巷道拐彎時，爆炸壓力也會有很大增高。爆炸高奪可損壞設備、推倒支架、造成冒頂和人員傷亡，使礦井遭受嚴重破壞。
（三）爆炸產(chǎn)生沖擊波。煤塵爆炸時產(chǎn)生的高溫火焰的傳播速度為610 ～1800m/s，同時，伴隨著火焰的傳播，還將產(chǎn)生強大的沖擊波，速度為2340m/s。沖擊波不僅能使設備、支架、人員等遭受損害，還能夠?qū)⑼窘?jīng)巷道內(nèi)的積塵揚起，被隨之而來的火焰點燃，造成二次、三次等連續(xù)爆炸事故。隔爆設施便是根據(jù)沖擊波與火焰速度差這一特點而研制和安設的。
（四）爆炸產(chǎn)生有害氣體。煤塵爆炸能夠產(chǎn)生大量的具有強烈毒性的一氧化碳CO，其濃度一般為2%～3%，最高可達8%～10%。這是煤塵爆炸或煤塵參與爆炸而造成大量人員傷亡的主要原因。
五、影響煤塵爆炸的因素
（一）煤的揮發(fā)份
煤的可燃揮發(fā)份越高，煤塵爆炸性越強，而且，揮發(fā)份越高，煤塵爆炸下限越低，越易爆炸。
（二）煤的灰分
由于灰分是不燃物質(zhì)，而且能吸收煤塵燃燒時放出的熱量，起冷卻作用。所以，灰分越高，煤塵爆炸性越低，但是當灰分較少（20%以下）時，影響不大，只有達到30%—40%時，爆炸性才明顯減弱。
（三）煤塵粒度。凡粒徑小于1mm的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是0.075mm以下的塵粒.粒徑越小,爆炸性越強;但過于微小達到0.01mm時，因很快會被氧化而成為灰燼，反而爆炸性降低。
（四）煤的水分，水分能粘結(jié)塵粒、降低其飛揚能力，還能吸熱降溫和阻燃，因而能遏制煤塵爆炸的發(fā)生。應當指出，水分對抑制煤塵起爆的作用較大；但當爆炸已經(jīng)發(fā)生時，水分的作用就很微弱了，即使煤塵水分達到25%，已呈稠泥狀，仍能參與強烈爆炸。
（五）空氣中的瓦斯?jié)舛取Ｍ咚购兔簤m同時存在時，會相應地降低各自爆炸下限。瓦斯?jié)舛仍礁?，煤塵爆炸下限越低。
關鍵詞：煤塵爆炸性
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