煤矿粉尘爆炸原因分析及防治措施

煤矿粉尘爆炸原因分析及防治措施

1、煤矿粉尘的性质和爆炸条件的研究

1.1 煤矿粉尘的性质

粉尘是粉碎到一定细度的固体粒子的集合体，按状态可分为粉尘层和粉尘云两类。粉尘层是指堆积在物体表面上的静止状态的粉尘，而粉尘云则指悬浮在空间的运动状态的粉尘。在粉尘爆炸研究中，把粉尘分为可燃粉尘和不可燃粉尘两类。可燃粉尘是指与空气中氧反应能放热的粉尘。一般有机物都含有C、H元素，它们与空气中的氧反应都能燃烧，生成CO2、CO和H2O；许多金属粉可与空气中氧反应生成氧化物，并放出大量热，以上为可燃粉尘。相反，与氧不发生反应或不发生放热反应的粉尘统称为不可燃粉尘或惰性粉尘。从工业卫生角度来说，各种粉尘对人体都是有害的，粉尘的化学组成及其在空气中的浓度直接决定对人体的危害程度，粉尘中含游离二氧化硅的量越高，危害越严重。

1.2 煤矿粉尘爆炸条件的研究

粉尘爆炸的条件归纳起来有五个方面：

⑴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表示，单位是g/m3~mg/L，如果浓度太低，粉尘粒子间距过大，火焰难以传播。

⑵要有一定的氧含量。一定的氧含量是粉尘得以燃烧的基础。

⑶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5~50mJ量级范围。

⑷粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。这样可以增加气固接触面积，加快反应速度。

⑸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。前三个条件是必要条件，即粉尘爆炸三要素，后两个条件是充分条件。

2、煤矿粉尘爆炸的原因分析

2.1 煤尘爆炸的主要特征

从煤尘爆炸机理和事故统计中，可以归纳出如下特点：

⑴燃烧速度或爆炸压力上升速度比气体爆炸要小，但燃烧时间长，产生的能量大，所以破坏和焚烧程度大。

⑵发生爆炸时，有燃烧粒子飞出，如果飞到可燃物或人体上，会使可燃物局部严重炭化和人体严重烧伤。

⑶静止堆积的粉尘被风吹起悬浮在空气中时，如果有点燃源就会发生第一次爆炸，爆炸产生的冲击波又使其他堆积的粉尘扬起，而分散的火花和辐射热可提供点火源又引起第二次爆炸，最后使整个粉尘存在场受到爆炸破坏。

⑷即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随有不安全燃烧，故燃烧气体中含有大量的CO，所以会引起中毒。在煤矿中因煤粉爆炸而身亡的人员中，有一大半是由于CO中毒所致。

2.2 影响煤尘爆炸的圭要因素

煤尘爆炸受到多因素的影响，有些因素能提高其爆炸危险性，有些因素则能抑制和减弱其爆炸危险性。

⑴煤尘的可燃挥发分。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；

⑵煤尘的水分。煤尘中的水分对尘粒起着黏结作用，使颗粒变大，从而降低了煤尘的飞扬能力。煤尘的水分只是在煤尘起爆时有抑制作用；

⑶煤尘的灰分。煤尘中的灰分为不可燃物质，灰分能吸收热量起到降温阻燃的作用，并能阻止煤尘飞扬，使其迅速沉降，以及对煤尘爆炸的传播起到隔爆作用；

⑷煤尘的粒度。一般说煤尘粒度越小，爆炸性越强；

⑸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；

⑹井下空气中的瓦斯含量。井下空气中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；

⑺引爆热源和爆炸环境。任何一种爆炸性的煤尘，若能够发生爆炸，环境温度必须达到或超过最低点燃温度。

3、煤尘爆炸的防治措施

煤矿工人在我国产业中占有很大的比例，而煤矿生产的特点又是绝大部分为井下作业。在煤矿采掘的过程中，几乎是每一个工种，每一道工序都有粉尘接触的问题，从而决定了煤矿防、降尘工作在煤矿生产中的重要性和紧迫性。煤尘爆炸事故是可以预防的。煤矿防尘、降尘可以归纳为两个方面：即组织措施和技术措施。

3.1 组织措施

⑴加强领导。加强领导是做好煤矿防尘工作的根本。煤矿防尘是一项政策性和技术性都很强的工作，必须在煤矿行政的统一领导下，各生产业务部门既要明确分工，又要密切配合，认真做好这项工作。

⑵卫生知识的科学普及教育。卫生知识的科学普及教育是搞好防尘工作的基础。防止粉尘危害是关系到广大煤矿工人身体健康的事情，只有使他们认识到粉尘的危害性，尘肺发生发展的科学道理，不断地提高他们的卫生知识水平，才能调动他们搞好防尘的积极性，使防尘工作有一个良好的群众基础。

⑶建立健全防尘专业队伍和规章制度。建立健全防尘专业队伍和规章制度是做好粉尘工作的保证。实践证明，做好防尘工作光凭一般的号召是不行的，还必须根据本矿的实际情况建立一支专业的防尘队伍和健全规章制度，把防尘工作纳入生产作业规程，才能收到良好的防尘效果。

3.2 技术措施

采取各种有效的防尘技术措施，使采掘工作面粉尘浓度长期稳定地降到或接近国家卫生标准，是预防尘肺发生最积极有效的办法，这也正证明了煤矿防尘技术措施的重要性。目前煤矿防尘技术措施基本上是采取消除和限制产尘源；降低产尘浓度；抑制和捕捉已产生的浮游粉尘等办法来降低作业环境空气中的粉尘浓度。

⑴湿式作业。湿式作业是以水来湿润粉尘，使粉尘不能或很少扩散到生产环境的空气中去，主要有湿式凿岩、喷雾洒水、水封爆破和煤壁注水等。

⑵通风除尘。矿井通风是煤矿生产不可缺少的重要条件，它的任务是向井下

各工作面不断地供应足够量的新鲜空气，满足井下工作人员正常呼吸生理的需要；冲淡并排除生产过程中产生的一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳等有害气体；调节工作面的温度和湿度，使其较适合于人体的生理；冲淡和排除生产过程中产生的粉尘。

⑶其他降尘方法。目前一些国家还研究了某些新的防尘措施，主要有泡沫除尘、湿润剂除尘、磁化水除尘、粘结剂除尘、超声波除尘、静电除尘等。

⑷个体防护。个体防护就是采用各种防护品，以达到防止或尽量减少工作面空气中的粉尘随着呼吸进入工人的肺部，是一种辅助性的防尘措施。个体防护用具主要是防尘口罩、防尘头盔、防尘服、防尘安全帽、防尘呼吸器和采掘司机防尘罩等。

4、总结

煤尘爆炸事故的影响因素很多，也非常复杂，所以预防措施是很多方面的。要从井下各个地点、各道工序着手，针对发生煤尘爆炸的五个条件，落实防尘防爆措施，煤尘爆炸事故是完全可以预防的。