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爆燃播报

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机理

瓦斯粉尘爆燃模型

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粉尘爆燃是在低温或一定打火能的热源作用下，空气中二氧化碳与粉尘随之氧化的反应过程，是一种十分复杂的链式反应，通常觉得其爆燃机理及过程如下：

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（1）煤本身是易燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积明显降低，吸氧和被氧化的能力大大增可，一旦遇到火源，氧化过程迅速展开；

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（2）当气温达到300~400℃时，煤的分馏现象大幅提高，放出大量的易燃性二氧化碳，主要成份为乙炔、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳溴化合物；

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（3）产生的易燃二氧化碳与空气混和的低温作用下吸收能量，在尘粒周围产生二氧化碳壳体，即活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速降低，发生了尘粒的闪燃；

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（4）闪燃所产生的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，造成燃烧过程骤然地循环进行，当燃烧不断激化使火焰速率达到每秒数百米后，粉尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆燃。

特点 #

（1）产生低温、高压、冲击波粉尘爆燃火焰气温为1600~1900℃，爆源的气温达到2000℃以上，这是粉尘爆燃得以手动传播的条件之一。

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在煤矿条件下粉尘爆燃的平均理论压力为，但爆燃压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式减小。爆燃过程中如遇障碍物粉尘爆炸的条件，压力将进一步降低，尤其是连续爆燃时，后一次爆燃的理论压力将是前一次的5~7倍。粉尘爆燃形成的火焰速率可达1120m/s，冲击波速率为2340m/s。 #

（2）粉尘爆燃具有连续性因为粉尘爆燃具有很高的冲击声速，能将巷道中落尘扬起，甚至使煤体破碎产生新的粉尘，造成新的爆燃，有时可这么反复多次，产生连续爆燃，这是粉尘爆燃的重要特点。 #

（3）粉尘爆燃的感应期粉尘爆燃也有一个感应期，即粉尘受热分解形成足够数目的易燃二氧化碳产生爆燃所需的时间。依照试验，粉尘爆燃的感应期主要决定于煤的挥发分浓度，通常为40%~280ms，挥发分越高，感应期越短。 #

（4）挥发分减小或产生“粘焦”煤尘爆燃时，参与反应的挥发分约占粉尘挥分浓度的40%~70%，使得粉尘挥发分减小，按照这一特点，可以判定粉尘是否参与了井下的爆燃。对于气煤、肥煤、焦煤等黏结性煤的粉尘，一旦发生爆燃，一部份粉尘会被炼焦，黏结在一起，沉积于支架的巷道壁上，产生粉尘爆燃所特有的产物——焦炭皮渣或粘块，也称“粘焦”，“粘焦”也是判定井下发生爆燃车祸时是否有煤烟参与的重要标志。

（5）形成大量的CO粉尘爆燃时形成的CO，在灾区二氧化碳中含量可达2%~3%，甚至高达到8%左右，爆燃车祸中被害者的大多数（70%~80%）是因为CO中毒导致的。[2]

具备条件

粉尘爆燃必须同时具备四个条件，粉尘本身具有爆燃性；粉尘必须漂浮于空气中，并达到一定的含量；存在能引燃粉尘爆燃的低温热源；一定含量的氢气。

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粉尘的爆燃性：粉尘具有爆燃性是粉尘爆燃的必要条件。粉尘爆燃的危险性必须经过试验确定。

漂浮粉尘的含量：井下空气中只有漂浮的粉尘达到一定含量时，才可能导致爆燃，单位容积中才能发生粉尘爆燃的最低或最高粉尘量称为下限和上限含量。高于下限含量或低于上限含量的粉尘都不会发生爆燃。粉尘爆燃的含量范围与煤的成份、粒度、引火源的种类和体温及度试验条件等有关。通常说来，粉尘爆燃的下限含量为30~50g/m?，上限含量为1000~2000g/m?。其中爆燃力最强的含量范围为300~500g/m?。通常情况下，底栖粉尘达到爆燃下限含量的情况是不常有的，并且爆破、爆炸和其他振动冲击都能使大量落尘飞扬，在短时间内使浮尘量降低，达到爆燃含量。为此，确定粉尘爆燃含量时，必须考虑落尘这一诱因。 #

引燃粉尘爆燃的低温热源：粉尘的引燃气温变化范围较大，它随着粉尘性状、浓度及试验条件的不同而变化。我国粉尘爆燃的引燃气温在650~1050℃之间粉尘爆炸的条件，通常为700~800℃。粉尘爆燃的最小打火能为4.5~40mJ。这样的气温条件，几乎一切火源均可达到，如爆破火焰、电气火花、机械磨擦火花、瓦斯燃烧或爆燃、井下火警等。按照20世纪80年代的统计资料，因为鞭炮和机电火花引发的粉尘爆燃车祸分别占总量的45%和35%。 #

一定含量的二氧化碳：粉尘爆燃还必需要具备一定含量的二氧化碳，要求二氧化碳的含量不高于18%（容积比率）。因为煤矿的二氧化碳含量一定小于18%，所以我们在避免粉尘爆燃过程中通常不会考虑这一条件。

爆燃案例

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我国历史上最严重的一次粉尘爆燃发生在1942年美国侵略者统治下的抚顺矿山，死亡1549人，残246人，死亡的人员中大多为CO中毒，车祸发生前，巷道内沉积了大量粉尘，是因为电火花燃起局部积聚的瓦斯而导致的重大粉尘爆燃车祸。

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影响诱因播报

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煤的挥发分 #

粉尘爆燃的主要是在尘粒分解的易燃二氧化碳（挥发分）中进行的，因而煤的挥发分数目的和质量是影响尘爆燃的最重要诱因。通常说来，粉尘的易燃挥发分浓度越高，爆燃性越强，即煤化作用程度低的煤，其粉尘爆燃性强，随煤化作用程度的增高而爆燃性减小。 #

煤的酸值和水份

煤内有酸值是不燃性物质，能吸收能量，抵挡热幅射，破坏链反应，增加粉尘的爆燃性。煤的碱度对爆燃性的影响还与挥分浓度的多少有关，挥发分大于15%的粉尘，酸值的影响比较明显，小于15%时，天然碱度对微尘的爆燃几乎没有影响。水份能减少粉尘的爆燃性，由于水的放热能力大，能促进细微尘粒聚结为较大的颗粒，降低尘粒的总表面积，同时能够减少落尘的飞扬能力。煤的天然酸值和水份都很低，减少粉尘爆燃性的作用不明显，只有人为地掺入酸值（撒岩粉）或水份（洒水）能够避免粉尘的爆燃。 #

粉尘细度 #

细度对爆燃性的影响极大。粒径1mm以下我粉尘粒子都可能参与爆燃，但是爆燃的危险性随细度的降低而迅速降低，75μm以下的粉尘非常是30~75μm的粉尘爆燃性最强，由于单位质量粉尘的细度越小，总表面积及表面能越大，粒径大于10μm后，粉尘爆燃性提高的趋势显得缓慢。粉尘细度对爆燃压力也有显著的影响。煤焦科学研究院上海分院的试验。结果表明：在同一煤种不同细度条件下，爆燃压力随细度的减少而增高，爆燃范围也急剧扩大，即爆燃性提高，细度不同的粉尘引燃气温粉尘燃气温也不相同。粉尘细度越小，所需引燃气温越低，且火焰传播速率也越快。

空气中的瓦斯含量

模拟瓦斯爆燃场景 #

瓦斯参与使粉尘爆燃下限减低。随着瓦斯含量的增高，粉尘爆燃含量下限大幅增长，这一点在有瓦斯粉尘爆燃危险的煤矿应导致高度注重。一方面，粉尘爆燃常常是由瓦斯爆燃造成的；另一方面，有煤烟参与时，小规模的瓦斯爆燃可能演化为大规模的爆尘瓦斯爆燃车祸，导致严重的后果。

空气中氧的浓度

空气中氧的浓度高时，燃起粉尘的气温可以减低；氧的浓度低时，燃起粉尘云困难，当氧浓度高于17%时，粉尘就不再爆燃。粉尘的爆燃压力也随空气中含氧的多少而不同。含氧高，爆燃压力高；含氧低，爆燃压力低。 #

引爆热源 #

燃起粉尘云导致粉尘爆燃，就必须有一个达到或超过最高点燃气温和能量的引爆热源。引爆热源的气温越高，能量越大，越容易燃起尘云。并且爆尘初爆的硬度也越大；反之气温越低，能量越小，越无法燃起粉尘云，且虽然导致爆燃，初始爆燃的硬度也越小。

鉴别方式播报

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《规程》规定：新煤矿的地质精查报告中，必须有所有矿体的粉尘爆燃性鉴别材料。生产煤矿每延深一个新水平，由矿务局组织一次粉尘爆燃性试验工作。 #

粉尘爆燃性的鉴别方式有两种：一种是在小型粉尘爆燃试验巷道中进行，这些方式比较确切可靠，但工作艰巨复杂，所以通常作为标准鉴别用；另一种是在实验室外使用大棒状粉尘爆燃性鉴别仪进行，方式简便，多采用这些技巧。

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防治举措播报

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（一）防尘举措

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1、煤层注水

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2、湿式打眼和水炮泥

3、采掘机械喷雾降尘

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粉尘爆燃病人

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