煤尘爆炸及其预防PPT课件.

煤尘爆炸危害及其预防,主讲：XXX,企业logo XXXXXX煤矿通防部,第一节 煤尘燃烧与爆炸 第二节 煤尘爆炸的预防 第三节 煤尘爆炸的抑制与隔绝,煤尘爆炸危害及其预防,煤尘是一种特殊的可燃粉尘，我国大多数煤矿的煤尘还具有爆炸性，其中90%以上的国有煤矿的煤尘具有爆炸性。我国历史上最严重的一次煤尘爆炸发生在1942年日本侵略者统治下的本溪煤矿，事故导致死亡1549人，残246人。建国后发生的一起最严重的煤尘爆炸事故是1960年5月9日发生在大同矿务局老白洞矿死亡682人的煤尘爆炸事故。 根据资料统计，近几年全国煤矿重大、特大事故中瓦斯煤尘事故占半数以上。近年发生的最大的煤尘爆炸事故是2005年11月27日龙煤矿业集团有限责任公司七台河分公司东风煤矿发生的一起特别重大煤尘爆炸事故，死亡171人，伤48人，直接经济损失4293.1万元。瓦斯、煤尘事故依然是当前煤矿安全生产的最大威胁。因此，掌握煤尘爆炸的条件及规律，采取行之有效的防范措施，对预防煤尘爆炸，减少爆炸所引起的损失，保障煤炭工业持续稳定发展，都具有十分重要的意义。,第一节 煤尘燃烧与爆炸,一、煤尘燃烧与爆炸的原因和过程 1.煤尘的燃烧 实质上，煤尘的燃烧是一种常见的剧烈氧化反应，并伴随着光和热。 按井下煤尘(包括积尘)发生燃烧的起始过程，煤尘的燃烧形式可分为以下三种形式： (1)堆积自燃 (2)加热自燃 (3)明火引燃 2.煤尘的爆炸燃烧转化为爆炸的充分必要条件是：化学反应产生的热量必须超过热传导和热辐射等所造成的热损失，否则燃烧既不能持续发展，也不会转为爆炸。,煤尘爆炸：悬浮在空气中的煤尘，在一定条件下，遇高温热源而发生的剧烈氧化反应，并伴有高温和压力上升的现象。 浮游于空气中的高密度煤尘，主要是烟煤煤尘，受热后能够迅速释放出大量的可燃气体。例如，1kg挥发分为20%30%的焦煤，受热后能放出290350L可燃气体。而这种可燃气体质量小、燃点低，一经同空气混合，遇到高温容易燃烧。燃烧时所产生的热量，又传给已悬浮的其它煤尘，其它煤尘受热燃烧后又产生热量，这样依次又迅速地传播给附近的煤尘，促使氧化反应的速度越来越快，温度愈来愈高，范围越来越大，随即导致气体急剧膨胀运动并在火焰前方形成冲击波，且伴有响声。当冲击波强度达到300m/s时，便由燃烧转化为爆炸。 二、煤尘爆炸的必要条件 煤尘爆炸必须同时具备下述几个条件： 1. 煤尘本身具有爆炸性；,2. 煤尘必须浮游在空气中，并达到一定浓度； 3. 要有足以点燃煤尘的热源； 4. 空气中保持一定浓度的氧含量。 三、煤尘爆炸的主要特征及效应 煤尘爆炸具有同瓦斯爆炸相类似的特点。 1.产生高温高压：实验中测出火焰速度为6101800 m/s,火焰温度为16002000 ，计算出的压力波速度2340 m/s，爆炸压力为735.5kPa。在有大量沉积煤尘的巷道中，爆炸压力将随离爆炸距离增加跳跃式增大，破坏力增加；在传播途中，有障碍物、断面突然变化或拐弯，爆炸压力还将上升。,2.爆炸的冲击波及火焰:火焰速度为6101800 m/s,火焰温度为16002000 ，计算出的压力波速度2340 m/s，爆炸压力为735.5kPa。 3.生成有毒有害气体 由于不完全燃烧产生大量CO引起死亡的主要原因。 4.产生焦皮渣和粘块 爆炸后残余煤尘的挥发分减少或形成“粘焦”：判断是否煤尘爆炸的依据。 （1）弱爆炸：慢速传播，粘焦附在支柱两侧，迎风侧较密，椭圆型； （2）中等：速度较快，粘焦主要附在柱迎风侧，三角型； （3）强：速度极快，粘焦主要附在柱背风侧，迎风侧有烧痕；,（4）较远处：大量焦碳颗粒，附着在支柱迎风侧和周壁上，或柱背风侧的下边，灯光反亮。 5.煤尘爆炸具有传播效应：伴随着两种冲击：进程冲击向外传播，压力波扬起煤尘，随后火焰波引起连续爆炸；回程冲击爆炸点气体受热膨胀，密度减少，形成负压区，引起反程风，若该区内具备爆炸条件，反程风的新鲜空气补充将导致第二次爆炸。由于连续爆炸是在前一次基础上进行，其破坏力更大。 6.煤尘爆炸的感应期：受热分解产生足够可燃气体的时间。取决于挥发份含量，挥发份含量越高，感应期越短，一般为40280ms。 7.爆炸后气体C/H比，也是判断是否为煤尘爆炸的依据：瓦斯爆炸：2.32.8，煤尘爆炸：316。,四、影响煤尘爆炸的主要因素 煤尘爆炸受到诸多因素的影响。有些因素能提高其爆炸危险性，而有些因素则能抑制和减弱其爆炸危险性。认识并掌握这些影响因素，对于预防和避免煤尘爆炸事故的发生，有着很重要的作用。 1.煤尘的可燃挥发分 煤尘的可燃挥发分是煤尘爆炸性的重要影响因素。一般情况下，挥发分越高，煤尘越易发生爆炸，爆炸的强度也越高。煤尘中的挥发分主要取决于煤的变质程度。变质程度越低，挥发分含量越高，变质程度越高，挥发分含量就越低。我国各种牌号的煤尘挥发分含量依次增高的顺序为无烟煤、贫煤、焦煤、肥煤、气煤、长焰煤和褐煤，具体参见表4.2.4。,还常用可燃挥发分指数（Vdaf)，又称为煤尘爆炸指数，作为判断煤尘爆炸强弱的一个指标。其计算式如下：,可燃挥发分指数越高，煤尘的爆炸性越强，煤尘的爆炸下限也越低，其变化规律如表4.2.5所示。 应该注意，此方法仅仅用来判断煤尘爆炸的强弱，不能以此作为判断煤尘是否爆炸的根据。有的煤尘可燃挥发分指数虽高于10%，却无爆炸危险。例如，四川松澡二井煤尘可燃挥发分指数为12.92%，但该井煤尘经实验确定为无爆炸危险的煤尘。有的煤尘可燃挥发分指数虽低于10%，却具有爆炸危险。例如，萍乡矿务局青山煤矿煤尘可燃挥发分指数为9.05%，但该矿煤尘经实验定为有爆炸危险的煤尘。,2.煤尘的水分 煤尘中的水分的作用: (1) 对尘粒起着粘结作用 (2)水分起着吸热降温的作用 因此，煤尘的水分只是在煤尘起爆时有抑制作用。 3.煤尘的灰分 煤尘中的灰分是不可燃物质。 灰分作用: (1)能吸收热量起到降温阻燃的作用 (2)能阻止煤尘飞扬， 煤尘中的灰分对煤尘爆炸性的影响见表4.2.6。,4.煤尘的粒度 煤尘粒度越小，爆炸性越强。试验表明：粒径小于100m的煤尘都能参与爆炸，粒径小于75m的煤尘是爆炸的主体。但是，粒径小于30m的煤尘，其爆炸性增强的趋势较平缓，当粒径小于10m时，煤尘爆炸趋于减弱。这是由于过细的煤尘，极易在空气中迅速被氧化成灰烬所致。,5.煤尘的浓度 煤尘的浓度是决定煤尘由燃烧能否转为爆炸以及爆炸性强弱的重要条件。其规律如下:超过3045g/m3（煤尘爆炸的下限浓度），则随着煤尘浓度增加，爆炸强度也增大；而当浓度达300400g/m3（煤尘爆炸威力最强的浓度）后，则随着煤尘浓度增加，爆炸强度将减弱；当煤尘浓度超过15002000g/m3（爆炸的上限浓度）时，就不会发生爆炸。 6.井下空气中的瓦斯含量 井下空气中的瓦斯的存在，会降低煤尘爆炸的下限浓度，瓦斯浓度越高，煤尘爆炸的下限浓度就越低。瓦斯浓度与煤尘爆炸下限的关系见表4.2.7。,辽宁省煤矿研究所曾对不同挥发分含量的煤尘试祥分别在不同瓦斯浓度下进行爆炸实验，其结果如图4.2.3所示。图中表明：曲线1、2、3、4指的是挥发分较高的煤尘，在没有瓦斯存在的条件下，也能够单独爆炸。而对曲线5、6、7、8指的是中等挥发分含量的煤尘，单独不易爆炸，只有在瓦斯浓度达到一定数值时，才能爆炸。由此可以看出，尽管煤尘的挥发分含量不同，但瓦斯的存在都可使煤尘爆炸下限降低。 7.引爆热源和爆炸环境 对于任何一种有爆炸性煤尘，能够发生爆炸，环境温度必须达到或超过最低点燃温度。 煤尘爆炸的空间状况对煤尘爆炸的强烈程度也有很大的影响。,五、煤尘爆炸事故案例分析 1、江苏徐州市贾汪区贾汪镇“7.22”瓦斯煤尘爆炸事故 1）概况 2001年7月22日，江苏省徐州市贾汪区岗子村五副井发生特大瓦斯煤尘爆炸事故，造成92人死亡，直接经济损失538.22万元。 岗子村五副井于2000年2月投入生产，生产能力3万吨/年，实际年产量约4万吨。现有职工350人左右。 该井采用立井单水平开拓，共有12个采掘工作面。采煤方法为巷道式，人工装煤，人力推车运煤，立井双罐笼提升。矿井为独眼井，在井筒内安设了硬质风筒，抽出式通风，主扇排风量178m3/min，向韩桥矿采空区漏风量180 m3/min。矿井绝对瓦斯涌出量2.95 m3/min，相对瓦斯涌出量4.84m3/td，属低瓦斯矿井。煤尘爆炸指数为46%。,五副井在未取得地方主管部门批准擅自以建五井风井的名义按主提升井建设，从开工到投产直至事故发生，从未取得任何有效合法证件。据此可以认定，五副井是一个未取得有效合法证件并得到地方政府及有关部门默许认可的非法生产的独眼井。 2）事故直接原因分析 （1）爆源点分析：根据事故现场勘察分析，认定这起事故发生在1701回采工作面。 （2）事故类别的分析认定 根据现场勘察、样品检验和技术分析，认定这起事故是一起瓦斯煤尘爆炸事故。 从现场的破坏状况看，爆炸的威力很大。在巷道支架上发现有明显的煤尘爆炸结焦物，调查组委托中国矿业大学安全技术及工程实验室对井下结焦物的样品进行化验，化验结果证实煤尘参与了爆炸。,3）瓦斯积聚原因 该矿井为独眼井，在井筒内安设直径为0.7米的铁风筒，主扇抽出式通风，风量只178m3/min。事故发生前，主扇一直未开，因该矿井下巷道与相邻的徐州矿务集团公司韩桥煤矿的采空区连通，矿井通风主要靠徐州矿务集团公司韩桥矿采空区漏风，据韩桥矿测定，实际漏风量为180 m3/min左右。韩桥矿韩桥井为低瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量为2.95m3/min。 发生事故的矿井井共有12个采掘工作面，井下又有多处盲巷，通风系统复杂。因此，该井采掘工作面基本处于微风甚至无风状态。 1701工作面虽然与东巷和280回风巷相通，但由于该工作面是巷道式采煤，巷深1012米，局扇经常停开，造成瓦斯积聚；新开采的巷道又经常与采空区贯通，造成采空区瓦斯涌向回采工作面。因此，1701工作面具备瓦斯积聚的条件。,4）爆炸火源的认定 从1701工作面现场的情况分析，工作面在放炮。且当班没有使用放炮器放炮，采用明火放炮。这次爆炸的火源是工人违章放炮产生的火焰。 5）事故的直接原因 综上所述，这起事故发生的直接原因是：由于该矿采用独眼井开采，主扇未开，井下采掘工作面处于微风甚至无风状态，造成工作面瓦斯积聚；不按规定洒水防尘，工作面和巷道煤尘很大，煤尘又具有很强的爆炸性；放炮产生的火源引起瓦斯爆炸，煤尘参与爆炸。,第二节 煤尘爆炸的预防,一、预防煤尘爆炸技术措施 预防煤尘爆炸的措施，概括起来有三个方面：即防止浮游煤尘飞扬；防止沉积煤尘重新飞扬并参与爆炸；防止产生引爆火源。 1.防止浮游煤尘飞扬 发生煤尘爆炸，必须存在高浓度煤尘云，因而采取湿式作业、喷雾洒水、煤层注水预湿煤体等降尘措施，可预防煤尘爆炸事故的发生。此外，合理的巷道风速有利于浮游粉尘沉降到巷道底板，不同颗粒直径的粉尘，都存在一个最优排尘风速。 2. 防止沉积煤尘重新飞扬参与爆炸 1)清扫和冲洗,（1） 对输送机巷道、运煤转载点附近、翻罐笼附近及装车站附近等地点的沉积煤尘定期进行清扫; （2) 对沉积强度较大的巷道，可采取水冲洗的方法. 2)撒布岩粉 撒播岩粉对防止煤尘爆炸的作用是：处于落尘层面上的岩粉，能阻止煤尘飞扬；随同煤尘一起飞扬的岩粉能吸热并使爆炸的反映链断裂。 （1)撒布岩粉应符合煤矿安全规程和煤矿井下粉尘防治规范的有关规定。 (2)岩粉撒布周期，按下式计算：,（3) 岩粉（包括岩粉棚的岩粉）的质量，应符合下列要求: A. 可燃物的含有率不超过5%； B. 游离二氧化硅含有率不超过10%； C. 不含有任何有害或有毒的混合物(如磷、砷等)； D. 岩粉的粒度必须全部通过50目筛（小于0.3mm），其中70%以 上通过200目筛（小于0.075mm）。一般采用石灰石（CaCO3）岩粉。,撒布岩粉用量一般以岩粉和煤尘的混合物中不燃物质的含量而定，对于瓦斯煤层不得低于80%，非瓦斯煤层不得低于70%。国外实验表明，不同类型巷道的岩粉撒布量并不是一个定值，而应以沉积煤