一、瓦斯爆炸過(guò)程及其危害
1.瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程
瓦斯爆炸是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣在高溫?zé)嵩吹淖饔孟掳l(fā)生激烈氧化反應(yīng)的過(guò)程。
礦井瓦斯爆炸是一種熱-鏈反應(yīng)過(guò)程(也稱連鎖反應(yīng))。
2.瓦斯爆炸的產(chǎn)生與傳播過(guò)程
爆炸性的混合氣體與高溫火源同時(shí)存在,
初燃(初爆)→焰面→沖擊波→新的爆炸混合物
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礦內(nèi)瓦斯爆炸的有害因素是,高溫、沖擊波和有害氣體。
焰面是巷道中運(yùn)動(dòng)著的化學(xué)反應(yīng)區(qū)和高溫氣體,其速度大、溫度高。從正常的燃燒速度(1~2.5m/s)到爆轟式傳播速度(2500m/s)。焰面溫度可高達(dá)2150~2650°C。焰面經(jīng)過(guò)之處,人被燒死或大面積燒傷,可燃物被點(diǎn)燃而發(fā)生火災(zāi)。
沖擊波鋒面壓力由幾個(gè)大氣壓到20大氣壓,前向沖擊波疊加和反射時(shí)可達(dá)100大氣壓。其傳播速度總是大于聲速,所到之處造成人員傷亡,設(shè)備和通風(fēng)設(shè)施損壞,巷道垮塌。
瓦斯爆炸后生成大量有害氣體,某些煤礦分析爆炸后的氣體成份為O26%~10%,N282%~88%,CO24%~8%,CO2%~4%。如果有煤塵參與爆炸,CO的生成量更大,往往成為人員大量傷亡的主要原因。
二、瓦斯爆炸的主要參數(shù)
1、瓦斯的爆炸濃度
在正常的大氣環(huán)境中,瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸,這個(gè)濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限,其最低濃度界限叫爆炸下限,其最高濃度界限叫爆炸上限,瓦斯在空氣中的爆炸下限為5~6%,上限為14~16%。
瓦斯爆炸界限不是固定不變的,它受到許多因素的影響,
其中重要的有:
(1)氧的濃度
正常大氣壓和常溫時(shí),瓦斯爆炸濃度與氧濃度關(guān)系,如柯瓦德爆炸三角形所示(圖9-6-1)。氧濃度降低時(shí),爆炸下限變化不大(BE線)爆炸上限則明顯降低(CE線)。氧濃度低于12%時(shí),混合氣體就失去爆炸性。
?。?)其它可燃?xì)怏w
混合氣體中有兩種以上可燃?xì)怏w同時(shí)存在時(shí),其爆炸界限決定于各可燃?xì)怏w的爆炸界限和它們的濃度??捎晒角蟪觯?br />
N1、N2、N3...Nn——分別為各可燃?xì)怏w的爆炸上限或下限,%;
?。?)煤塵
煤塵具有爆炸危險(xiǎn),300~400℃時(shí)就能從煤塵內(nèi)揮發(fā)出多種可燃?xì)怏w,形成混合的爆炸氣體,使瓦斯的爆炸危險(xiǎn)性增加.
?。?)空氣壓力
爆炸前的初始?jí)毫?duì)瓦斯爆炸上限有很大影響??杀詺怏w壓力增高,使其分子間距更為接近,碰撞幾率增高。
(5)惰性氣體
可以降低瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性。