二、煤與瓦斯突出災害
隨著我國煤礦開采深度的加大,開采強度的不斷增強 ,煤與瓦斯突出的危險性也在增加,突出危險區(qū)域也在擴大,部分原無突出危險的煤礦也開始出現(xiàn)突出現(xiàn)象,部分未劃分為突出礦井的煤礦也不得不按突出煤礦管理。我國煤與瓦斯突出危險礦井數(shù)目和突出強度、頻度將隨著開采深度的延深、開采強度的增大而逐漸增多,危險性隨煤層厚度的增大而增大。
研究和統(tǒng)計表明,突出煤層中真正具有突出危險的區(qū)域只占煤層總面積的20%~30%。突出危險預測預報的最大意義在于找出和劃分煤層突出危險性區(qū)域,節(jié)省防突費用,使防治措施更據(jù)針對性。我國從20世紀70年代開始研究煤層突出危險性區(qū)域預測,國家“七五”期間重點研究了綜合指標預測技術。按照我國目前的開采速度和進度,煤與瓦斯突出將是煤炭行業(yè)將要面臨的一個重大課題。如何有效地預防和控制突出,也將是下一步減少煤礦事故的一項重要內容。國家應該在此領域投入充足的力量去研究相關理論,并開發(fā)有效產(chǎn)品,在這種危險來臨之前,找出解決問題的有效辦法和手段。
粉塵災害的研究
目前,煤礦井下勞動條件差、塵毒危害嚴重的局面尚未根本扭轉,煤塵爆炸事故不斷發(fā)生,塵肺病人逐年增加,嚴重危害工人生命健康,直接影響安全生產(chǎn)。
一、煤塵爆炸
我國多數(shù)煤礦所產(chǎn)生的粉塵具有爆炸性。據(jù)統(tǒng)計,我國國有煤礦中90%的礦井的煤塵具有爆炸的危險。
對單一煤塵來說,其爆炸下限濃度為30mg/m3~50mg/m3,上限濃度為1000g/m3~2000g/m3,爆炸力最強的濃度為300g/m3~500 g/m3。煤塵爆炸的引爆溫度一般為650℃~990℃。粒度越小,單位煤塵質量的表面積越大,越容易產(chǎn)生爆炸。發(fā)生爆炸時,粒度小于1mm的煤塵都能參與爆炸,但爆炸的主體是小于75μm的煤塵。井下空氣中如果有沼氣和煤塵同時存在,能增加沼氣、煤塵爆炸的危險性,并能相互降低各自爆炸的下限濃度。當存在有沼氣,且濃度達到3.5%時,空氣中的煤塵濃度只要達到6.1 g/m3,就可能發(fā)生爆炸。正??諝庵械难鹾繛?0.9%,在井下作業(yè)環(huán)境空氣中由于其他氣體的混合,氧含量降低,則影響煤塵的著火溫度,使著火溫度升高,當氧含量低于17%時,煤塵就不會發(fā)生爆炸。
煤塵爆炸可放出大量熱能,爆炸火焰溫度可高達2000℃甚至更高,產(chǎn)生破壞性很強的高溫。在發(fā)生爆炸的地點,可能連續(xù)發(fā)生第二次爆炸,造成更大的災害。煤塵爆炸時,爆源10m~30m內的破壞程度較輕,即爆源附近的破壞力較弱,離爆源較遠處爆炸壓力較高,破壞力強。煤塵爆炸傳播時,沖擊波傳播的速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?。這樣,巷道中沉積的煤塵先被沖擊波揚起,隨即被到達的火焰點燃發(fā)生爆炸,且不斷向遠處蔓延。煤塵爆炸氣體中含有大量CO和CO2,爆炸區(qū)空氣中CO的含量可高達8%,這是造成人員死亡的主要原因之一。
瓦斯煤塵爆炸的控制技術分為預防爆炸發(fā)生技術和抑制爆炸傳播技術兩個方面。預防爆炸發(fā)生的方法主要是采取措施控制瓦斯積聚、煤塵的產(chǎn)生或飛揚以及火源的產(chǎn)生;抑制瓦斯煤塵爆炸傳播的方法主要是采取措施將已發(fā)生的瓦斯煤塵爆炸限制在一定區(qū)域,盡量控制災害損失。其措施主要是設置被動式隔爆裝置和自動抑爆裝置。被動式隔爆裝置是借助于爆炸沖擊波的作用來噴灑消焰劑,而本身無噴灑動力源;自動抑爆裝置是利用傳感器探測爆炸信號,觸發(fā)自帶的動力源噴灑消焰劑,形成抑制帶。
被動式隔爆裝置最早采用撒布巖粉和設置普通巖粉棚,雖然防止爆炸傳播效果較好,但巖粉暴露在潮濕空氣中,極易受潮而失去消焰劑功效,且頻繁更換巖粉的工作量較大,因此我國煤礦現(xiàn)在幾乎已不采用這兩種方法。但國外仍有些國家還普遍使用。在20世紀90年代,煤科總院重慶分院開發(fā)的隔爆水槽(脆性)和隔爆水袋,以水作為消焰劑,方便了煤礦安裝和使用,在全國得到了廣泛推廣應用,其中隔爆水袋的使用最為普遍。
礦井瓦斯煤塵爆炸災害絕大多數(shù)是由于局部瓦斯燃燒或爆炸引起沉積煤塵飛揚參與爆炸傳播造成的,因此,在爆炸初期的抑制相當重要。
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