2 頂板垮落巖石相互撞擊引燃引爆采空區(qū)瓦斯的可能性

　　巖石相互撞擊實(shí)驗(yàn)裝置是采用壓縮彈簧為動力，用等能量模擬方式槍射成型巖樣并使 其和爆炸槽內(nèi)固定的巖柱（周圍又規(guī)程一些巖塊）相碰撞來模似頂板垮落巖石相互撞擊引燃引爆采空區(qū)瓦斯的可能性。

　　通過調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量，在彈射 能量為705.6～1 960J，溫度20～24℃，CH4濃度5.5％～14％的實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下，總計做了20次巖石撞擊引燃引爆瓦斯實(shí)驗(yàn)，即使 彈性能量（發(fā)射 巖塊所獲得的動能）達(dá)到實(shí)驗(yàn)既定的最大值1 960J，無論CH4濃度在5.5％～14％區(qū)間內(nèi)怎樣變化，巖石撞擊均未引燃引爆瓦斯。但從爆炸槽正面的觀察窗觀察情況看，巖石之間撞擊后，巖石碎屑四濺，有的未見火花，有的雖形成火花，但瞬間即滅。

　　模擬結(jié)果，相當(dāng)于重量m≤66.66kg的冒落巖塊以棱角撞擊地面的巖石時不能引起瓦斯爆炸。

　　3 頂板垮落巖石相互摩擦引燃引爆采空區(qū)瓦斯分析

　　眾所周知，兩固體之間發(fā)生摩擦?xí)r，接觸表面會產(chǎn)生溫升現(xiàn)象。采空區(qū)頂板垮落過程中巖石之間會發(fā)生劇烈摩擦，巖石的摩擦面會在很短的時間內(nèi)升至很高的溫度，一部分熔融的爍熱巖石粒子被拋射形成豐富的火花流，一部分遺留在巖石接觸面形成熱表面，即潛在的點(diǎn)火源。

　　為了確定引起采空區(qū)瓦斯爆炸（燃燒）的火源來源，在沁河及蘆葦河流域發(fā)生過采空區(qū)瓦斯爆炸（燃燒）的礦井及鄰近礦井——義城煤礦、屯城煤礦、永紅煤礦、加豐煤礦4個礦井，利用鉆機(jī)及其附屬設(shè)備向3#煤層頂板打鉆，采集頂板巖芯共計50余m，作為實(shí)驗(yàn)巖樣用切割機(jī)、磨片機(jī)將巖樣加工成一定直徑的巖棒及圓錐形狀的巖塊，然后放在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

　　3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法

　　為項目研究而專門設(shè)計、加工了巖樣摩擦實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置主要由爆炸槽、巖棒旋轉(zhuǎn)裝置推進(jìn)及加力裝置3部分構(gòu)成，是利用電機(jī)帶動巖棒旋轉(zhuǎn)，并使之和一橫向推進(jìn)的加力巖塊接觸摩擦進(jìn)行巖石摩擦實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用氣體由濃度為99.99％的高純CH₄與爆炸槽內(nèi)空氣混合而成，混合氣體中CH₄濃度根據(jù)需要在5.5％～14％之間調(diào)節(jié)。