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瓦斯爆炸特性及防治规律

作者:陈怡吉  
评论: 更新日期:2014年11月07日

    摘要:简述了瓦斯爆炸发生的条件,探讨了瓦斯爆炸的爆源特征和爆炸特征。分析了煤矿安全现状、煤矿瓦斯爆炸特性、基本条件和主要危害方式,重点介绍了瓦斯爆炸的防治措施,说明瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一项系统工程,除了在技术上不断提高外,安全制度的制定也必须作为安全工作的重点,只有这样才能从根本上解决瓦斯爆炸事故。
        关键:瓦斯爆炸;爆炸特征;爆炸条件;爆炸防治
    1. 煤矿井下瓦斯爆炸的基本特性 
    1.1 爆炸发生的条件
      瓦斯爆炸是一种强烈的气体燃烧动力现象。瓦斯爆炸有三要素,即:瓦斯爆炸浓度区间、点燃源和混合气体中氧含量上。
    在瓦斯爆炸三要素中最容易获得的条件是空气中的氧气含量,爆炸发生要求的条件是大于12%。瓦斯爆炸和火灾都会消耗空气中的氧,但由于风流的流动,对于开放的区域空气中的氧气可以迅速得到补充。封闭区域内氧浓度受到多种因素的影响,准确估算通常十分困难,直接测量可能是更有效的手段。瓦斯爆炸发生后,对灾害区域进行大范围的封闭通常不是一个好的办法,特别是高瓦斯矿井,不能期望封闭会阻止区域内爆炸的再次发生,因为与封闭区域内空气中氧气的量相比,再次发生爆炸消耗的量只占很小的部分,何况还可能有漏风存在。瓦斯涌入空气中会挤占空气的体积,如20%氧浓度的空气中涌入瓦斯后,瓦斯浓度达10%时,氧气的浓度降低到18%。这一过程在封闭的区域内表现十分显著。
      0.28MJ的点燃能量就足以引起瓦斯爆炸,因此,瓦斯爆炸的点燃源是最难控制的因素。 煤矿井下引起瓦斯爆炸的点燃源主要有如下几类:
      (1)机械类 包括机械运行中的摩擦、坚硬岩石及钢铁支架、设备之间的撞击。
      (2)电气类 与输电线路、电气设备有关的电火花、电弧、电器失爆等。
      (3)火焰类 有燃烧反应的点燃,如吸烟、火灾、气体切割和焊接等。
      (4)炸药类 与炸药爆破有关的点燃,如使用非许可炸药、钻孔充填不当引起爆破火焰等。 
      (5)其它类 上述不包含的点燃,如闪电、压缩管路破裂气体喷出等。
    2. 煤矿井下瓦斯爆炸的主要特征参数
    衡量瓦斯爆炸的特征参数主要有爆源特征参数和爆炸特征参数两方面。
    2.1 瓦斯爆炸的爆源特征
      可燃气体的爆炸与炸药爆炸最根本的区别就是爆源特征。炸药爆炸可以看作是理想的点源爆炸,能量的释放是瞬时的,且爆源的尺寸与爆炸的影响范围相比表征为一个点。瓦斯爆炸则不同,爆炸性混合气体的特征尺寸与火焰锋面可以达到的最远距离相比是不能忽略的,有时甚至为同一数量级。  
    2.2 瓦斯爆炸的爆炸特征
      衡量瓦斯爆炸特征的参数主要有火焰锋面的传播速度、爆炸火焰的温度、爆炸产生的最大压力、爆炸压力的上升速率等,这些参数由于爆燃过程的多样性和井下环境的复杂性,其值受到多种因素的影响,因此,不论是实验矿井的测试数据还是管道实验的数据都有差别。
    3 瓦斯爆炸的防治技术措施
    瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有:优化通风网络及通风系统,防治瓦斯积聚,进行瓦斯抽放,加强瓦斯浓度和火源监测,防止点火源的出现等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内,从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。

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