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煤矿粉尘爆炸预防措施研究
StudyonthePreventionMeasuresforCoalDustExplosion
梁永健LIANGYong-jian
（河南省南阳市消防支队，南阳473000）
（NanyangCityPoliceFireBrigadeinHenanProvince，Nanyang473000，China）
摘要：本文研究了煤矿粉尘爆炸的特点，分析了粉尘爆炸的预防和控制在现实中采用的综合措施。同时针对煤矿粉尘爆炸的现
有防治技术进行了讨论，找出现有预防措施存在的问题并提出解决办法，为煤矿的安全生产在粉尘防爆领域提出建议。
Abstract:Thispaperstudiedthecharacteristicsofthecoaldustexplosion,analyzedthedustexplosionpreventionandcontrolmeasuresadoptedinthereality.Atthesametime,theexistingcontroltechnologyforcoalminedustexplosionisdiscussed,theproblemsofexistingpreventivemeasuresareidentifiedandsolutionsareproposedtoproviderecommendationsforthesafeproductionofcoalminesinthefieldofdustexplosion.
关键词：粉尘爆炸；预防措施；解决办法Keywords:dustexplosion；preventivemeasures；solution中图分类号：TD7文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）26-0043-02
0引言
粉尘爆炸是指可燃粉尘快速燃烧的火焰在未燃粉尘云中传播，快速释放能量，引起压力急剧升高的过程。其实质是可燃粉尘与空气或氧的快速氧化反应，属于化学爆炸。相对于气体爆炸，粉尘爆炸具有发生频率高、爆炸破坏
“二次爆炸”，爆炸感应期长等特性，因此提出性强，易造成
有针对性的预防措施就显得十分必要，此外研究现有的粉尘爆炸预防措施存在的问题，并针对问题提出解决办法，对于完善防爆措施，对企业的防灾减灾以及安全生产也具有十分重要的意义。
1煤矿粉尘爆炸的特点煤一般可以分为四类：无烟煤，贫煤，焦煤、肥煤，气长焰煤、褐煤。煤尘受热时，能放出可燃性气体：如1kg煤、
表1煤粉种类及爆炸性焦煤，在高温下能放出
煤种爆炸性290~350L可燃性气体[1]，这
不爆炸无烟煤些可燃性气体遇到高温时
较弱贫煤容易燃烧或爆炸。煤矿粉尘
爆炸时火焰较短焦煤肥煤
是否能够引发爆炸是由煤气煤长焰煤褐煤爆炸时火焰较长尘的种类决定的（见表1）。
煤尘的粒径范围较大，从不能悬浮的大于1mm的煤尘到0.075mm的煤尘，都能参与爆炸。煤尘燃烧时，火焰的传播速度比较慢，在一般情况下不超过10~20m/s，但爆炸波的传播速度可达每秒数百米甚至上千米，因此煤尘爆炸具有很大的破坏力[2]。煤尘爆炸会将已经沉降于巷道底板和两帮的落尘吹起参与爆炸，形成二次爆炸。如果前方还有沉积煤尘，则爆炸继续发生下去，造成连续爆炸。由于上述燃烧反应是在瞬间进行的，所以具有非常高的温度（2300~
[3]
2500℃左右）和很高的压力（几个到十几个大气压）。
2煤矿粉尘防尘防爆措施
2.1避免形成粉尘云①煤层注水。②湿式打眼。③水
④高效化学降尘剂降尘。高分子促凝剂（MCA）与封爆破。
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作者简介：梁永健（1969-），男，河南驻马店人，学士，工程师，研究
水玻璃按一定比例加入水中，能使粉尘胶凝，有效的阻止
粉尘飘散，高分子促凝剂（MCA）成胶配比效果如表2所示[4]。⑤通风排尘。⑥扬尘点的粉尘防治。⑦对井下巷道定期清扫或冲洗。
表2MCA成胶配比效果
促凝剂MCA%
3344444
基料水玻璃%
13141213141520
初凝时间4min30s4min10s2min1min30s1min25s1min12s50s
终凝时间5min30s5min25s2min50s2min15s2min1min50s1min10s
方向为建筑设计、防火审核。
2.2降低助燃剂的浓度矿井应安装氧气表，对产生
煤粉的系统进行氧气含量监控，同时可以降低系统的操作压力，采用气体惰化技术，在磨碎机和空气再循环用的风管、筛子、混合器等设备内采用惰性气体（例如氮气）部分或全部地代替空气，以保证系统内粉尘处于安全状态。
2.3避免形成点火源首先，煤矿应坚决避免明火与粉尘的接触，如严禁吸烟，如果有焊接等工作需要提前清
要避免一切可能的来自生产设备部扫周围的煤粉。其次，
件中钢及铁锈的摩擦、研磨、冲击等产生的火花；要控制大
此面积的高温热表面、高温焖烧块以防止无焰燃烧聚热；
外气体协同效应会使粉尘最小点火能降低，使原来不具有点燃能力的热源形成点火源，所以还应在矿井中控制工作环境内的温度，尽量消除气体对粉尘的协同效应。
3煤矿粉尘爆炸控制措施
尽管采取了各种预防措施，但是实际生产过程中，仍然会不可避免的发生一些爆炸事故，这就需要采取控制措施尽可能减小爆炸的影响和爆炸带来的损失并且尽快恢复生产。
3.1抗爆结构抗爆结构就是要让容器和设备的设计要能抵抗住最大爆炸压力。这是一种最基本的也是最有效的防爆措施，但是这种结构如用在矿井中，从经济角度考
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价值工程
和多变性，在矿井中往往越敏感的装置其误动作率越高，导致其实际作用大大降低，安全装置的误动作久而久之使工作人员心里麻痹大意，在事故真正发生时，反而没有采虑很不实用，而且由于矿井的环境特殊性，如：矿井地下部
分不规则、矿井中除存在粉尘爆炸的危险性之外还存在瓦斯爆炸等危险，因此粉尘爆炸抗爆结构不便运用于矿井中。
3.2抑爆抑爆就是在粉尘发生爆炸时，采取一些技术措施不让爆炸压力进一步扩大，从而使爆炸带来的危害
和损失降低到最小。
抑爆系统通常是由爆炸监视器和抑制剂喷洒系统组成，系统使用的灭火剂可以扑灭火焰，降低容器内的最大爆炸压力，粉状灭火剂抑制效果最好，主要成分为磷酸铵、碳酸氢钠，另外也可以用水作抑爆剂。抑爆系统的工作原理如图1所示[5]。
敏感爆炸监视器
粉尘空间
喷洒系统
中心控制单元
图1抑爆系统的工作原理
实际使用时为了发挥其效果，所以使用空间不宜过大，所涉及的粉尘爆炸压力上升速率不宜过快，应小于3MPa/s。
3.3泄爆煤矿生产中的泄爆一般只用于生产车间中，设计时要科学地选择泄爆位置、确定泄爆面积、选择泄爆材料及泄放压力。
3.4隔爆为阻止粉尘爆炸由初始点向其他不安全操
作系统处散布必须防爆。
隔爆可以在一个密闭的空间内配合抑爆将火焰熄灭，也可以将火焰通过足够长的管道传到其他无防护的设备中。典型的隔爆器有：灭火剂、阻火器、旋转阀、芬特克斯快速关闭阀等[6]。
4粉尘爆炸现有预防措施存在的问题及解决办法4.1爆破过程中粉尘的预防工作不足在煤矿爆破过程中粉尘的预防措施一般有以下几种：①煤层注水。②湿式打眼。③通风排尘。④水封爆破。其中水封爆破是最有效的除尘方法。但在实际作业中，大多数矿井只采用煤层注水和湿式打眼等方法，对于水封爆破技术没有专业技术人员指导操作，甚至不采用水封爆破的方法。这样的不足是在作业过程中，湿式打眼和煤层注水对煤层的浸润作用有限，浸润表面和浸润深度不能很好掌握，导致在爆破过程中仍然存在危险性，因此爆破过程中应该多种粉尘预防措施联用，最大限度预防大量粉尘产生形成爆炸危险。
4.2皮带运输机维护过程中防爆措施不完善皮带运
输机需经常性维护，在维护过程中极易造成静电火花、
摩擦碰撞等点火源，点燃皮带运输机内沉积的粉尘形成危险，因此在维护过程中，需要防爆措施的保护，但74%以上的生产单位在维护过程中没有采取有效措施预防这类危险的产生。预防维护过程中的爆炸危险应从两个方面着手：①提前进行降尘除尘工作，这要求在平时做好皮带运输机的除尘防尘工作，在维修前首先要做的就是清除积尘或喷洒润湿剂等。②在维护过程中杜绝点火源，维修工具采用防爆型工具，并由专业人员操作。
4.3敏感性元件控制的喷雾、洒水等装置在矿井下误动作率高目前许多实验室和煤矿单位研制出大量新型的敏感性元件控制的喷雾洒水装置用于矿井除尘，这类敏感性元件控制的喷雾洒水装置虽然对环境变化有很好的敏感性感应，但是由于没有考虑到矿井内部环境的复杂性
取及时的措施预防和抑制，导致严重的事故发生。敏感性元件控制的安全装置使用寿命是一般安全装置的35%~60%[7]，且资金投入大，因此在矿井下的复杂环境内，安全装置的研究应往安全、实用、经济、使用寿命长等方面发展，宜采用机械式大巷洒水自动喷雾装置、运输机转载自动洒水等运行良好，使用寿命长的防尘降尘装置。
4.4惰化设计大多没有根据煤粉极限氧含量（LOC）进行设计煤矿生产过程中惰化设计能有效预防粉尘爆炸的发生，惰化是防止形成可爆粉尘云的重要措施。进行可燃粉尘的惰化设计应了解粉体生产工艺和粉体的极限氧含量，根据工艺流程选择惰化气体的引入位置和氧含量探测器的安装位置。但实际生产过程中许多煤矿没有掌握煤粉的极限氧含量，认为只要引入惰性气体就能预防粉尘爆炸。惰性气体的引入应根据所针对的物质和矿井经常性出现的粉体的极限氧含量来设计，并根据其极限氧含量安装
氧浓度报警装置，并根据公式（1）[8]
：
LOCT=LOCT0
-0.013（T-T0）（1）
T为实际的气氛温度，（℃）；T0为参考温度，（20℃）。计算出最大允许氧体积分数，考虑安全裕度以设定安全报警
装置的报警上限和下限，最大限度预防粉尘爆炸的发生。
5结论
随着煤矿采掘业迅猛发展，煤矿粉尘防爆技术的研究已成为生产安全的重大科研课题，文章针对煤矿行业提出粉尘爆炸预防措施，并对现有的粉尘防爆措施存在的问题提出了解决办法，为完善粉尘防爆技术提供了一些建议。粉尘防爆技术的运用虽然能尽量避免爆炸的发生和控制爆炸的危害，但是防爆技术的运用并不能完全避免和控制爆炸，还需要我们在生产过程中，加强安全教育和管理，提高员工的素质，避免粉尘爆炸事故的发生。
参考文献：
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