安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》：煤塵爆炸和防、隔爆措施

　　（三）煤塵爆炸和防、隔爆措施

　　1．礦山粉塵（煤礦煤塵）爆炸的條件

　　礦山粉塵（煤礦煤塵）爆炸必須同時具備以下4個條件：粉塵本身具有爆炸性；粉塵懸浮在空氣中并達(dá)到一定濃度；有足以點(diǎn)燃粉塵的熱源；有可供爆炸的助燃劑。

　　2．煤塵爆炸性評價方法

　?。?）煤塵爆炸指數(shù)。煤塵爆炸指數(shù)，也被稱作可燃揮發(fā)分含量，在煤礦設(shè)計時，可作為初步判定煤塵爆炸危險的指標(biāo)。

　　（2）煤塵爆炸性鑒定。雖然用煤塵爆炸指數(shù)可以判定其爆炸性，但鑒于煤種和煤質(zhì)的復(fù)雜性，爆炸指數(shù)只是一個初步判斷。還必須按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定進(jìn)行煤塵爆炸性鑒定試驗(yàn)。我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，采用大管狀煤塵爆炸鑒定裝置進(jìn)行試驗(yàn)，并由國家授權(quán)單位承擔(dān)鑒定試驗(yàn)。

　　3．防止煤塵爆炸的技術(shù)措施

　　煤塵爆炸必須在4個條件同時具備時才可能發(fā)生，如果不讓這些條件同時存在，或者破壞已經(jīng)形成的這些條件，就可以防止煤塵爆炸的發(fā)生和發(fā)展。這是制定各種防止煤塵爆炸措施的出發(fā)點(diǎn)和基本原則。

　　（1）防塵措施。一般情況下，生產(chǎn)場所的浮游煤塵濃度是遠(yuǎn)低于爆炸下限濃度的。但是，因空氣震蕩（放炮的沖擊波）等原因使沉積煤塵重新飛揚(yáng)起來，這時的煤塵濃度大大超過爆炸下限濃度。據(jù)估算4㎡斷面小巷道的周邊上，只要沉積0．04mm厚的一層煤塵，當(dāng)它全部飛揚(yáng)起來，就達(dá)到了爆炸下限。實(shí)際上，井下的沉積煤塵都超過了這個厚度，所以，減少巷道內(nèi)的沉積煤塵量并清除出井，是最簡單有效的防爆措施。

　　各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用有效的防塵，降塵措施，減少煤塵的產(chǎn)生，降低空氣中的煤塵濃度，也就降低了沉積煤塵量。因此，綜合防塵措施既是減少粉塵危害工人健康的措施，也是防止煤塵爆炸的治本措施。

　?。?）杜絕著火源。井下能引起煤塵爆炸的著火源有電氣火花、摩擦火花、摩擦熱、煤自燃而形成的高溫點(diǎn)、爆破作業(yè)出現(xiàn)的爆燃以及瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫產(chǎn)物等。消除這類著火源的主要技術(shù)措施有：保持礦用電氣設(shè)備完好的防爆性能，加強(qiáng)管理防止出現(xiàn)電器設(shè)備失爆現(xiàn)象；選用非著火性輕合金材料避免產(chǎn)生危險的摩擦火花；膠帶、風(fēng)筒、電纜等常用的非金屬材料必須具有阻燃，抗靜電性能；采用阻化劑、凝膠或氮?dú)夥乐姑褐⒉煽諈^(qū)殘留煤發(fā)生自燃，同時，加強(qiáng)瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。

　?。?）撒布巖粉法。由于煤礦自然條件十分復(fù)雜，發(fā)生煤塵爆炸的隨機(jī)性很大，除了上述一般性的安全技術(shù)措施外，針對煤塵爆炸的特點(diǎn)，各國還研究了防止煤塵爆炸的專門技術(shù)，其中使用歷史最長，應(yīng)用面廣、簡單易行的防止煤塵爆炸技術(shù)措施是撒布巖粉法。

　　這種方法是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉，用它覆蓋沉積在巷道周邊上的沉積煤塵。巖粉層在巷道風(fēng)速很低時，它的粘滯性起到了阻礙沉積煤塵重新飛揚(yáng)的作用。

　　當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸等異常情況時，巨大的空氣震蕩風(fēng)流把巖粉和沉積煤塵都吹揚(yáng)起來形成巖粉一煤塵混合塵云。當(dāng)爆炸火場進(jìn)入混合塵云區(qū)域時，巖粉吸收火焰的熱量使系統(tǒng)冷卻，同時巖粉粒子還會起到屏蔽作用，阻止火焰或燃燒的煤粒向未著的煤塵粒子傳遞熱量，最終達(dá)到阻止煤塵著火的目的。這一措施在英、美、俄等主要產(chǎn)煤國家大量應(yīng)用，而且效果顯著。

　　4．防止煤塵爆炸傳播技術(shù)

　　防止煤塵爆炸傳播技術(shù)也稱為隔絕煤塵爆炸傳播技術(shù)（以下簡稱隔爆技術(shù)），是指把已經(jīng)發(fā)生的爆炸控制在一定范圍內(nèi)并撲滅，防止爆炸向外傳播的技術(shù)措施。該技術(shù)不僅適于對煤塵爆炸的控制，也適用于對瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸的控制。該技術(shù)分為兩大類，被動式隔爆技術(shù)和自動式隔爆技術(shù)。

　　（1）被動式隔爆技術(shù)（也稱隔爆措施）。發(fā)生爆炸的初期，爆炸火焰峰面是超前于爆炸壓力波向前傳播，隨著爆炸反應(yīng)的繼續(xù)和加強(qiáng)，壓力波逐漸趕上并超前于火焰峰面?zhèn)鞑?，兩者之間有一時間差。被動式隔爆技術(shù)就是利用這一規(guī)律，利用壓力波的能量使隔爆措施動作，在巷道內(nèi)形成撲滅火焰的消焰抑制劑塵云，后續(xù)到達(dá)的火焰進(jìn)入抑制劑塵云時被撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。被動式隔爆技術(shù)主要有：巖粉棚，水槽棚和水袋棚，統(tǒng)稱為被動式隔爆棚。

　　被動式隔爆棚的設(shè)置方式有3種形式，集中式布置，分散式布置和集中分散式混合布置。根據(jù)隔爆棚在井巷系統(tǒng)中限制煤塵爆炸的作用和保護(hù)范圍，可將它們分為主要隔爆棚（重型棚）和輔助隔爆棚（輕型棚），重型棚的作用是保護(hù)全礦性的安全，設(shè)置在礦井兩翼與井筒相通的主要運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷；相鄰煤層之間的運(yùn)輸巷和回風(fēng)石門；相鄰采區(qū)之間的集中運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷。輕型棚的作用是保護(hù)一個采區(qū)的安全，在采煤工作面的進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷；采區(qū)內(nèi)的煤及半煤巖掘進(jìn)巷道；采用獨(dú)立通風(fēng)并有煤塵爆炸危險的其他巷道內(nèi)設(shè)置。

　　（2）自動隔爆技術(shù)。被動式隔爆技術(shù)的作用原理決定了該技術(shù)措施只能在距爆源60～200 m（巖粉棚300 m）范圍內(nèi)發(fā)揮抑制爆炸的作用。因此，在爆炸發(fā)生的初期該技術(shù)是無效的。此外，在低矮、狹窄和拐彎多的巷道中使用也極其不利，不能發(fā)揮抑爆效果。針對這些缺點(diǎn)各國研究并使用了自動隔爆技術(shù)。

　　傳感器、控制器和噴灑裝置是自動隔爆裝置三大組成部分，由若干臺自動隔爆裝置組成的隔爆系統(tǒng)即為自動式隔爆措施，采用的傳感器主要有3類：接受瓦斯煤塵爆炸動力效應(yīng)的壓力傳感器，利用爆炸熱效應(yīng)的熱電傳感器和利用爆炸火焰發(fā)出的光效應(yīng)的光電傳感器?？刂破魇窍驀姙⒁种苿┑膱?zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動作指令的儀器；噴灑機(jī)構(gòu)一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、噴灑器和抑制劑儲存容器組成。它的作用是將抑制劑（巖粉、干粉或水）擴(kuò)散于巷道空間形成粉塵云或水霧帶。它的動作應(yīng)迅速、可靠、能適應(yīng)爆炸的快速發(fā)展。

　　抑制劑的選擇原則是抑制火焰用量少、效果好、價格便宜。雖然巖粉在煤礦應(yīng)用最廣，但是在弱的瓦斯煤塵爆炸條件下以及在劇烈的強(qiáng)爆炸時，它的抑制效果不理想。適用于自動隔爆裝置的抑制劑主要有液體抑制劑水、水加鹵代烷、粉末無機(jī)鹽類抑制劑和鹵代烷。粉末無機(jī)鹽類有（NH4）H2PO4、NaCl、KCl、KHCO、NaHCO3、CaCO3等粉劑。鹵代烷有二氟一氯一溴甲烷等，雖然滅火效果好，但它有破壞臭氧層的缺點(diǎn)，已經(jīng)開始禁用。

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