煤矿煤尘爆炸及预防PPT课件

由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速，能将巷道中落尘 扬起，甚至使煤体破碎形成新的煤尘，落后于冲击波的火焰 到达时，导致新的爆炸，有时可如此反复多次，形成连续爆 炸，这是煤尘爆炸的重要特征。 5、煤尘爆炸的感应期 ----T
煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的
时间。
T的长短主要取决于煤的挥发份含量（Vr ）， Vr越
➢ 固体破碎成微细粉尘后，它与氧接触面积大大地增加；
➢ 尘粒表面能吸附氧气；
➢ 某些粉尘（如煤尘）加热时，能迅速放出大量可燃气体。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
一般认为，粉尘爆炸过程如下：
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
4.1 煤尘爆炸
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
煤尘爆炸的特征
Prevention of Mine Dust
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
4、煤尘爆炸具有连续性
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
通常煤矿中使用的定义不同。煤矿中的实际研究表明，粒径850m
的煤粒子还可参与爆炸快速反应。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
可燃粉尘爆炸的条件
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
粉尘爆炸的条件归结起来有以下5个方面的因素： 其一，要有一定的粉尘浓度。粉尘爆炸所采用的化学计量 浓度单位与气体爆炸不同，气体爆炸采用体积百分数表示，而 粉尘浓度采用单位体积所含粉尘粒子的质量来表示，单位是 g／m。或mg,／L，如果浓度太低，粉尘粒子间距过大，火 焰
只有井下空气中悬浮的煤尘达到一定浓度时，才可能引起 爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为 下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会 发生爆炸。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30～50g/m3，
上 限浓度为1000～2000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为
300～500g/m3。
防
中进行，因此，煤的挥发
4.3隔绝煤尘爆炸 份数量和质量是影响煤尘
传播技术措施
爆炸的重要因素。
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不爆率 8 10 12 14 16
Vr(%)
一般说来，煤尘的可燃 挥发分含量越高，爆炸性 （1）当Vr＞15%时，试样均爆炸； 越强。即煤化作用程度低 （2）存在Vr的临界值，低于此临
的煤，其煤尘的爆炸性强， 界值，煤尘不爆炸。 随煤化作用程度的增高而 爆炸性减弱。
我国煤尘爆炸的引燃温度在610～1050℃之间，一般为 700～800℃。煤尘爆炸的最小点火能为4.5～40mJ。这 样的温度条件，几乎一切火源均可达到。
如：爆破火焰、电气火花、机械摩擦火花、瓦斯燃烧或 爆炸、井下火灾等。
根据80年代的统计资料，由于放炮和机电火花引起的煤 尘爆炸事故分别占总数的45%和35%。
ｋ
1 0.75 0.60 0.50 0.35 0.25 0.1 0.05
分（40－70%）。
根据井下爆炸地点煤尘挥发份是否减少，是判断煤尘是否
参与爆炸的标志之一。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
3、形成高温、高压、冲击波
4煤尘爆炸及预防
4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预
煤尘爆炸火焰温度为1600～1900℃，爆源的温度达到
防
2000℃以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。
还能降低落尘的飞扬能力。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
3、煤尘粒度
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都可能 参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加， 75μm以下的煤尘特别是30～75μm的煤尘爆炸性最强。
Prevention of Mine Dust
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4.1 煤尘爆炸
二、煤尘爆炸的条件
4煤尘爆炸及预防 煤尘爆炸必须同时具备三个条
4.1煤尘爆炸
件：
4.2煤尘爆炸的预
防
➢ 煤尘本身具有爆炸性；煤尘具
4.3隔绝煤尘爆炸 有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。
传播技术措施
煤尘爆炸危险性必须经过试验确
定。
➢ 煤尘必须悬浮于空气中，并达
或粘块，统称“粘
焦”。
“粘焦”也是判
断井下发生爆炸事故
时是否有煤尘参与的
重要标志。
Prevention of Mine Dust
弱爆炸
中等强度爆炸
强爆炸
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
7、产生大量的CO
4煤尘爆炸及预防
4.1煤尘爆炸
4.2煤尘爆炸的预 煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中的浓度可达2％～3
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
2、煤的灰分和水分
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射， 破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。
水分能降低煤尘的爆炸性，因为水的吸热能力大，能促 使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，同时
4.3隔绝煤尘爆炸
传播技术措施
在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736ＫPa，但爆
炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。爆炸过程中
如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一
次爆炸的理论压力将是前一次的5～7倍。煤尘爆炸产生的火
焰速度可达1120m/ｓ，冲击波速度为2340m/ｓ。
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到一定的浓度；
➢ 存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
1、煤尘的爆炸性：
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
一般地，煤尘挥发份（ Vr ）越高，爆炸性越强，而
煤炭科学研究院重庆分院的试验结果表明：在同一煤种
不同粒度条件下，爆炸压力随粒度的减小而增高，爆炸范围
也随之扩大，即爆炸性增强。粒度不同的煤尘引燃温度也不 相同。煤尘粒度越小，所需引燃温度越低，且火焰传播速度
也越快。
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4.1 煤尘爆炸
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4、空气中的瓦斯浓度
选修课程
矿尘防治技术
Prevention of Mine Dust
第四章 煤尘爆炸及预防
主讲教师：王洪粱
黑龙江科技学院 2012.4
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
一、概述 粉尘爆炸危险性几乎涉及到所有的工业部门，常见可爆炸 粉尘材料包括： ①农林：粮食、饲料、食品、农药、肥料、木材、糖、咖 啡等； ②矿冶：煤炭、钢铁、金属、硫磺等； ③纺织：棉、麻、丝绸、化纤等； ④轻工：塑料、纸张、橡胶、染料、药物等； ⑤化工：多种化合物粉体。 常见粉尘爆炸场所是： “ (1)室内：通道、地沟、厂房、仓库等； (2)设备内部：集尘器、除尘器、混合机、输送机、筛选机、 料斗、高炉、打包机等。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
一、概述
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
世界上有记载以来的第一次煤尘爆炸发生在英国的沃尔逊 德煤矿（1803年），该矿无瓦斯。
1906.3.10，法国柯利尔煤矿发生煤尘爆炸，死亡1099人。 很多固体在正常状态下是不燃或难燃，但当它被碎成微细 粉尘时，就在为易燃或有爆炸性。原因：
难以传播。
其二，要有一定的氧含量。一定的氧含量是粉尘得以燃烧
的基础。
其三，要有足够的点火源。粉尘爆炸所需的最小点火能量
比气体爆炸大1～2个数量级，大多数粉尘云最小点火能量在
5～50 mJ量级范围。 瓦斯爆炸最小点火能0.28 mJ 。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
Vr决定于煤的种类，变质程度越低， Vr 越高，煤尘的爆
炸性愈强。
所以，高变质程度的煤，如：贫煤、无烟煤的挥发份
很低，其煤尘基本上无爆炸危险性。
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4.1 煤尘爆炸
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2、煤尘浓度：
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
一、概述
Baidu Nhomakorabea
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
在美国，通常把通过40号美国标准筛的细颗粒固体物质叫做
粉尘。若为球形颗粒，则粒子直径应为425m以下。一般认为，
只有粒径低于此值的粉尘才能参与爆炸快速反应，但此粉尘定义与
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%时，煤 尘的爆炸下限可用下式计算：
δm＝ｋ×δ 式中：δm--- 空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3；
δ--- 煤尘的爆炸下限，g/m3
ｋ ---- 系数
空气中的瓦 斯浓度(%) 0 0.50 0.75 1.0 1.50 2.0 3.0 4.0
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4.1 煤尘爆炸
4、煤尘爆炸的原因
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
Prevention of Mine Dust
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4.1 煤尘爆炸
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
Prevention of Mine Dust
其四，粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。这样可以
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
增加气固接触面积，加快反应速度。 其五，粉尘云要处在相对封闭的空间，压力和温度才能急
剧升高，继而发生爆炸。 上述条件中，前三个条件是必要条件，即所谓的粉尘爆炸
“三要素”，后两个条件是充分条件。
高，T越短，一般在40ms - 280ms。
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4.1 煤尘爆炸
6、形成“粘焦”
4煤尘爆炸及预防 对于气煤、肥煤、
4.1煤尘爆炸
焦煤等粘结性煤的煤
4.2煤尘爆炸的预 尘，一旦发生爆炸，
防
一部分煤尘会被焦化，
4.3隔绝煤尘爆炸 粘结在一起，沉集于
传播技术措施
支架和巷道壁上，形 成煤尘爆炸所特有的
产物——焦炭皮渣
(1)供给粒子表面以热能，使其温度 上升。
(2)粒子表面的分子由于热分解或干 馏作用，变为气体分布在粒子周围。
(3)气体与空气混合生成爆炸性混合
气体，进而发火产生火焰。
(4)火焰产生热能，加速粉尘分解，
循环往复放出气相的可燃性物质与空气
混合，进一步发火传播。
煤尘爆炸链式反应过程
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4.1 煤尘爆炸
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
一般情况下，浮游煤尘达到爆炸下限浓度的情况是不常有
的，但是爆破、爆炸和其它震动冲击都能使大量落尘飞扬，在
短时间内使浮尘量增加，达到爆炸浓度。因此，确定煤尘爆炸
浓度时，必须考虑落尘这一因素。
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4.1 煤尘爆炸
3、点燃煤尘爆炸的热源
Prevention of Mine Dust
4煤尘爆炸及预防 4.1煤尘爆炸 4.2煤尘爆炸的预 防 4.3隔绝煤尘爆炸 传播技术措施
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
三、煤尘爆炸的特征
4煤尘爆炸及预防
4.1煤尘爆炸
1、煤尘爆炸发生在气相内
4.2煤尘爆炸的预 煤尘受热分解产生可燃气体，可燃气体的性质和数量，在
防
4.3隔绝煤尘爆炸 燃烧和传播过程中起决定性作用。
传播技术措施
2、煤尘爆炸时，参与反应的挥发份是煤尘挥发份含量的一部
防
4.3隔绝煤尘爆炸
传播技术措施
％，甚至高达8％左右。爆炸事故中受害者的大多数
(70%～80％)是由于CO中毒造成的。
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4.1 煤尘爆炸
Prevention of Mine Dust
四、影响煤尘爆炸的因素
1.0
4煤尘爆炸及预防 1、煤的挥发分
4.1煤尘爆炸
煤尘爆炸主要在尘粒分
4.2煤尘爆炸的预 解的可燃气体（挥发份） 0.5