炸药引燃瓦斯爆炸理论

引燃瓦斯爆炸理论

一、瓦斯及煤尘燃烧、爆炸条件

瓦斯或煤尘与空气的混合物，必须满足以下几个条件才有可能发生燃烧或爆炸：

(1)瓦斯或煤尘在空气混合物中的浓度处于燃烧界限和爆炸界限内。燃烧界限决定了混合物传播火焰的能力，爆炸界限决定了混合物在加热时可能发生自燃的能力。这两种界限非常相近，只在动力特性上有所区别。通常将这两种界限统一为发火界限，即能够自燃和传播火焰的界限。发火界限包括一个浓度范围，瓦斯的发火界限约为5%- 16%浓度在9.5%时火焰的传播速度和爆炸可能性最大，一旦爆炸，产生的爆炸力和破坏作用也最大。煤尘发火界限的变动范围较大，一般在10g/m3- 2500g/m3 之间，爆炸产生破坏力最大的煤尘浓度为300g/m3

(2)有足够高的加热温度。在标准试验条件下瓦斯的发火温度为650C 〜750C。煤尘的发火温度约为610C〜1050C。?

(3)加热时间不低于感应时间。从反应开始至发火的时间称为感应时间或发火延迟时间。瓦斯的感应时间决定于压力、加热温度和瓦斯浓度，压力不变时，感应时间随温度升高而减少；若温度保持不变，感应时间随压力增大而减少，随瓦斯浓度增大而增加。

煤尘与空气在发生反应前，煤尘须先气化，所以煤尘与空气混合物的

感应时间比瓦斯长。

(4)具备燃烧自动加速的条件。具备了以上三个条件，瓦斯就可以被点燃和燃烧，但要使之发生爆炸，还需具备燃烧自动加速的条件。燃烧速度与燃烧温度、活化能、反应热、反应速度有关。在一定条件下，燃烧可自动加速，使燃烧速度和冲击波强度不断增大。若冲击压缩温度达到瓦斯爆发点，而且压缩时间超过感应时间，就会引起爆炸反应，以爆轰速度传播。若初始燃烧速度不高，产生的冲击波强度不足以引起爆炸反应，燃烧就不可能转变为爆炸。

在井下巷道内，因燃烧产物与壁面产生摩擦，巷道断面中心处的瓦斯燃烧速度较周边大，将使焰面向前突出增加燃烧面积，增大反应速度和燃烧速度，因而燃烧转变为爆炸的时间极

短。井下煤尘爆炸系数是由瓦斯爆炸引起的。

二、炸药爆炸引燃引爆瓦斯的机理

炸药爆炸引起瓦斯燃烧、爆炸的原因主要有以下三个：

(一)爆炸气体产物的直接作用

炸药爆炸生成的高温、高压气体产物，在膨胀过程中，由于扩散和渗透作用，逐渐与瓦斯一空气介质相结合，经一定时间，在膨胀产物的头部形成爆炸产物、瓦斯和空气的可燃性混合物。如果混合物的温度达到瓦斯爆炸的点火温度，而且存在时间超过感应时间, 就会发火产生火焰，甚至引

起爆炸。

由该机理可知，炸药爆炸引起瓦斯燃烧或爆炸热的性能，主要与爆炸产物的组成、爆温和爆热有关。若爆炸产物内含有剩余氧量、氮氧化物、过氧化物、一氧化碳或游离基等成分，就会降低瓦斯发火下限，并促进瓦斯的氧化反应，使发火可能性增大。因此，安全炸药应按零氧平衡配制，减少上述爆炸产物。爆温和爆热越大、引燃引爆瓦斯的可能性也越大。因此，

必须根据所要求炸药的安全系数对爆温和爆热加以控制。