工矿建筑系毕节职业技术学院
毕业论文
论文题目：煤尘爆炸及预防基础知识
所属系别：工矿建筑系
专业班级：煤开（2）班
姓名：xxxxxxxxxx
学号：xxxxxxxxxxxx
指导教师： xxxxxx
撰写日期： 2014年5月17日
摘要
多的事故就是煤尘爆炸引起的。
沉积煤尘必须形成一定浓度的煤尘云才可能发生爆炸,这是煤尘爆炸所必须的三大要素之一,防治沉积煤尘形成煤尘云而参与爆炸对于煤矿安全具有重要意义,特别是在有瓦斯爆炸诱导的情况下,如何抑制沉积煤尘参与爆炸就显得尤为重要。
为了寻找合适的抑爆途径,就必须弄清沉积煤尘在外力作用下形成煤尘云的机理过程以及瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸的传播规律,所以对瓦斯煤尘爆炸特性与传播机理的研究,能够解决煤矿及其它工业部门亟待解决的安全生产问题,对制定预防、控制及减小爆炸灾害的技术措施具有重要的现实意义,其社会效益与经济效益十分显著。
本文主要运用理论分析、数值模拟方法对煤尘爆炸的机理,以及瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的过程进行了深入研究，找出诸多预防措施。
关键词：煤尘爆炸；预防；知识
目录
1煤尘爆炸的机理及特征.............................. 错误!未定义书签。
1.1煤尘爆炸的机理.............................. 错误!未定义书签。
1.2 煤尘爆炸的特征 (2)
2煤尘爆炸的条件 (3)
2.1煤尘的爆炸性 (3)
2.2悬浮煤尘的浓度 (3)
2.3引源燃煤尘的高温热 (4)
3爆堆自然现象的机理 (4)
4防止煤堆自燃的措施 (5)
5预防措施 (5)
毕业论文
煤尘爆炸及预防基础知识
一煤尘爆炸的机理及特征
1 煤尘爆炸的机理
煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘
理及过程如下：
（1）煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧人化的能力大大增可，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；
（2）当温度达到300~400℃时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳氢化合物；
（3）形成的可燃气体与空气混合的高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，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，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；
（4）闪燃所形成的热量的传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进生，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。
2 煤尘爆炸的特征
（1）形成高温、高压、冲击波煤尘爆炸火焰温度为1600~1900℃，爆源的温度达到2000℃以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。
在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736KPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。
爆炸过程中如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一欠爆炸的理论压力将是前一次的5~7倍。
煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/s，冲击波速度为2340m/s。
（2）煤尘爆炸具有连续性由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速，能将巷道中落尘扬起，甚至使煤体破碎形成新的煤尘，导致新的爆炸，有时可如此反复多次，形成连续爆炸，这是煤尘爆炸的重要特征。
（3）煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。
根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40%~280ms，挥发分越高，感应期越短。
（4）挥发分减少或形成“粘焦”煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占煤尘挥分含量的40%~70%，致使煤尘挥发分减少，根据这一特征，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。
对于气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘，一旦发生爆炸，一部分煤尘会被焦化，粘结在一起，沉积于支架的巷道壁上，形成煤尘爆炸所特有的产物——焦炭皮渣或粘块，统称“粘焦”“粘焦”也是判断井下发生爆炸事故时是否有煤尘参与的重要标志。
（5）产生大量的CO 煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中浓度可达2%~3%，甚至高达到8%左右，爆炸事故中受害者的大多数（70%~80%）是由于CO中毒造成的。
二煤尘爆炸的条件
煤尘爆炸必须同时具备三个条件，煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中，并达到一下的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。
1煤尘的爆炸性
煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。
煤尘爆炸的危险性必须经过试验确定。
2 悬浮煤尘的浓度
井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才可能引起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低或最高煤尘量称为下限和上限浓度。
低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。
煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及度试验条件等有关。
一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30~50g/m3，上限浓度为1000~2000g/m3。
其中爆炸力最强的浓度范围为300~500g/m3。
一般情况下，浮游煤尘达到爆炸下限浓度的情况是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震动冲击都能使大量落尘飞扬，在短时间内使浮尘量增加，达到爆炸浓度。
因此，确定煤尘爆炸浓度时，必须考虑落尘这一因素。
3 引源燃煤尘爆炸的高温热
煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性持、浓度及试验条件的不同而变化。
我国煤尘爆炸的引燃温度在610~1050℃之间，一般为700~800℃。
煤尘爆炸的最小点火能为4.5~40mJ。
这样的温度条件，几乎一切火源均可达到，如爆破火焰、电气火花、机械摩擦火花、瓦斯燃烧或爆炸、井下火灾等。
根据20世纪80年代的统计资料，由于放炮和机电火花引起的煤尘爆炸事故分别占总数的45%和35%。
三爆堆自燃现象的机理
物质在没有外界热源影响下，由于物质内部所发生的化学或生化过程而产生热量，这些热量逐渐积累，使物质温度上升到自燃点而燃烧，此类现象称为自燃。
煤堆发生自燃的热量来自于本身吸附作用和氧化反应，此反应可积聚大量热量，而散发不出去，温度逐渐上升，最终达到自燃温度。
影响或导致露天煤堆自燃的诸因素有：煤的挥发份、水份、低位发热值煤堆厚度、存放时间、散热条件及周围环境相对湿度等。
一般含H、CO、CH 等挥发份成份较多，以及含有一些易氧化的不饱和化合物和硫化物的煤堆发生自燃的危险性较大外供煤一般经过破碎，当其颗粒度在5～30mm 范围时，煤堆内部存在较大的孔隙率，使煤进行吸附与氧化的表面积大、吸附能力强、氧化速度快、析出的热量也多，且不易散发出去，极易自燃。
冬春两季室外环境温度低，煤在低温时主要发生表面吸附作用，它能吸附蒸汽和氧气等气体进行缓慢氧化，并使蒸汽在煤的表面浓缩变成液体放出热量使温度升高，由于煤的氧化速度不断加快，散热条件不良时会积聚热量，使温度持续升高，直至自燃。
煤中一般均含有铁的硫化物，硫化铁在低温下能产生氧化反应并促进自燃，硫酸盐加速煤的氧化，同时硫化铁氧化逐渐放出热量，从而加速了煤的自燃过程。
若煤堆的内部疏松孔隙率大时，容易吸附大量空气，有利于氧化和吸附作用，而热量又不易导出，所以就越易自燃。
当环境相对湿度低、气候干燥时，在煤堆内部积聚热量达一定程度后，挥发份将折出，从而进一步为煤堆的自燃创造有利条件。
四防止煤堆自燃的措施
目前多数露天煤堆都是采用被动方法去制止煤堆自燃；即当煤堆已发生自燃后，再临时拽胶皮管企图将其浇灭，但收效甚微，主要原因有三：首先自燃均产生于煤堆心部，逐渐扩散至表面，而从表面浇水很难将其浇灭；其次一些露天煤场面积较大，如特钢公司动力厂20t／h锅炉房露天煤场占地达两千平方米，发生自燃点多，临时浇水简直防不胜防。
五预防措施
防止煤堆自燃现象的主要途径是隔绝空气、水份与煤碳的接触，防止温度或水份过度积聚，并采取测温、喷水等预防措施。
具体操作上可通过对：堆煤的场地、堆煤的方位、煤堆的形状、堆煤的方式和堆放的时间等进行控制。
煤堆形状以屋脊式为佳，以减少阳光照射及雨水渗入；煤堆的高度一般不超过6 m，煤堆过高，一旦发生自燃，很难进行倒堆或喷水处理；煤堆的存放时间应根据煤质牌号而定，一般无烟煤和贫煤的存放时间可稍长一些，但以不超过4个月为宜；煤堆旁应布置足够的水喷淋装置，以便煤堆自燃或表面温度异常上升时降温，但采用水喷淋降温是防止煤堆自燃的下策，如果喷水量不足，可能起到适得其反的作用。
另外，有条件的话，应在煤场煤堆中布置测温元件，以便及时控制煤堆的自燃问题。