煤塵的爆炸性（通防專業教程）
作者：佚名
2010-09-15 23:07
來源：不詳
煤塵的爆炸性
一、概述
很多固體在正常狀態下是不燃或難燃的，但是當它們被破碎成微細的粉塵時，就成為易燃的或有爆炸性的了。例如金屬鋁是不燃的，而鋁粉則能燃燒和爆炸。又如塊狀的煤炭隻能燃燒，煤塵則能爆炸。其原因為：
（一）固體破碎成微細的粉塵後，它與氧氣的總接觸麵積大大地增加了，如邊長10cm的立方體表麵積為0.06m2，將之破碎為邊長0.1mm的塵粒時，它的塵粒數為109，總表麵積為60m2，增加到1000倍；
（二）塵粒表麵能以吸咐氧氣。
（三）某些粉塵（如煤塵）加熱時，以迅速放出大量的可燃氣體。
二、煤塵的爆炸性
煤塵的爆炸比瓦斯爆炸複雜。首先，煤是複雜的固體化合物，它的本身成分就影響煤塵的爆炸性。其次，瓦斯～空氣爆炸介質的形成，可以是瓦斯本身擴散的結果，而煤塵爆炸時要求一定的能量用於形成爆炸濃度的含塵空氣。礦井內這一過程或發生於火源出現前的采煤運煤過程中，或由於爆炸衝擊波將落塵揚起。
煤塵爆炸的機理：一般認為，煤炭本身存在著足夠數量容易氧化的遊離基（活化中心），所以常溫條件下容易氧化，生成更多的遊離基，使鏈反應得以持續。煤炭被破碎成微細的顆粒後，總表麵積顯著增加，吸氧和氧化能力也就大增強。受到外界高溫熱源的作用時，單位時間內能夠吸收更多的熱量，大約300～400OC時，就可以放出高溫分解的可燃性氣體，這些氣體集聚在塵粒周圍，形成氣體外殼。當這個外殼內的氣體達到一定濃度並吸收一定能量後，鏈反應過程開始，遊離基迅速增加，就發生了塵粒的閃燃。如果這類塵粒氧化放出的熱量，能有效地傳遞到周圍的塵粒，並使之參與鏈反應，反應速度急劇增加，達到一定程度時，便發展為爆炸。
三、煤塵爆炸的基本條件
煤塵爆炸必須同時具備以下三個條件：
（一）煤塵本身具有爆炸性。
1、2004年版《 煤礦 安全 01manbetx 》第一百五十一條規定：“ 新礦井的地質精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定資料。生產礦井每延深一個新水平，應進行一次煤塵爆炸性試驗工作。
煤塵的爆炸性由國家授權單位進行鑒定，鑒定結果必須報 煤礦 安全監察機構備案。 煤礦企業應根據鑒定結果采取相應的 安全 措施。”
2、煤塵爆炸性鑒定方法
（1）采用大管狀煤塵爆炸鑒定儀裝置進行鑒定，主要是用來測量煤塵燃燒與爆炸的火焰速度。見表3
（2）是根據煤的工業 03manbetx 結果，計算揮發份指數，（即煤塵爆炸指數——煤的揮發份同煤中可燃物物質之比）來初步判斷，一般說來，煤塵爆炸指數Vdaf＞10%的煤塵屬於爆炸性煤塵，Vdaf越大則爆炸性越強，Vdaf＜10%屬於無爆炸危險的煤塵。
（二）煤塵呈浮遊狀態，並達到一定濃度。隻有當煤塵在空氣中呈浮遊狀態並具有一定濃度時才能發生爆炸。能夠形成爆炸的浮遊狀態並具有一定濃度時才能發生爆炸。能夠形成爆炸的浮遊煤塵濃度範圍，叫煤塵爆炸界限。單位體積空氣中，能夠發生爆炸的最低爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸下限濃度；單位體積空氣中，能夠發生爆炸的最高爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸上限濃度。我國表明，煤塵爆炸下限濃度為45g/m3、上限濃度為1500～2000g/m3。
（三）有足以點燃煤法的熱源。我國的煤塵爆炸引燃溫度在610～1050OC之間，一般為700～800OC。
四、煤塵爆炸的效應及危害
煤塵爆炸同瓦斯爆炸相似，煤塵爆炸後可產生高溫、高壓，形成衝擊波和火焰，並產生大量有害氣體等。
（一）爆炸產生高溫。煤塵爆炸時要放出大量的熱能。據理論計算，爆炸瞬時的溫度可達2300～2500 OC，實測也比較接近此值。高溫能夠引起礦井火災、燒毀設備、燒傷人員，也是可能發生連續爆炸的主要熱源。
（二）爆炸產生高壓，煤塵爆炸的理論壓力為735.5KPa，但實際發生爆炸時往往超過此值。另外，在有大量沉積煤塵的巷道中，爆炸壓力隨著離開爆源距離的增加會跳躍式的增大；如遇到障礙物或巷道斷麵突然變化及巷道拐彎時，爆炸壓力也會有很大增高。爆炸高奪可損壞設備、推倒支架、造成冒頂和人員傷亡，使礦井遭受嚴重破壞。
（三）爆炸產生衝擊波。煤塵爆炸時產生的高溫火焰的傳播速度為610 ～1800m/s，同時，伴隨著火焰的傳播，還將產生強大的衝擊波，速度為2340m/s。衝擊波不僅能使設備、支架、人員等遭受損害，還能夠將途經巷道內的積塵揚起，被隨之而來的火焰點燃，造成二次、三次等連續爆炸 02manbetx.com 。隔爆設施便是根據衝擊波與火焰速度差這一特點而研製和安設的。
（四）爆炸產生有害氣體。煤塵爆炸能夠產生大量的具有強烈毒性的一氧化碳CO，其濃度一般為2%～3%，最高可達8%～10%。這是煤塵爆炸或煤塵參與爆炸而造成大量人員傷亡的主要原因。
五、影響煤塵爆炸的因素
（一）煤的揮發份
煤的可燃揮發份越高，煤塵爆炸性越強，而且，揮發份越高，煤塵爆炸下限越低，越易爆炸。
（二）煤的灰分
由於灰分是不燃物質，而且能吸收煤塵燃燒時放出的熱量，起冷卻作用。所以，灰分越高，煤塵爆炸性越低，但是當灰分較少（20%以下）時，影響不大，隻有達到30%—40%時，爆炸性才明顯減弱。
（三）煤塵粒度。凡粒徑小於1mm的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是0.075mm以下的塵粒.粒徑越小,爆炸性越強;但過於微小達到0.01mm時，因很快會被氧化而成為灰燼，反而爆炸性降低。
（四）煤的水分，水分能粘結塵粒、降低其飛揚能力，還能吸熱降溫和阻燃，因而能遏製煤塵爆炸的發生。應當指出，水分對抑製煤塵起爆的作用較大；但當爆炸已經發生時，水分的作用就很微弱了，即使煤塵水分達到25%，已呈稠泥狀，仍能參與強烈爆炸。
（五）空氣中的瓦斯濃度。瓦斯和煤塵同時存在時，會相應地降低各自爆炸下限。瓦斯濃度越高，煤塵爆炸下限越低。
關鍵詞：煤塵爆炸性
一、概述
很多固體在正常狀態下是不燃或難燃的，但是當它們被破碎成微細的粉塵時，就成為易燃的或有爆炸性的了。例如金屬鋁是不燃的，而鋁粉則能燃燒和爆炸。又如塊狀的煤炭隻能燃燒，煤塵則能爆炸。其原因為：
（一）固體破碎成微細的粉塵後，它與氧氣的總接觸麵積大大地增加了，如邊長10cm的立方體表麵積為0.06m2，將之破碎為邊長0.1mm的塵粒時，它的塵粒數為109，總表麵積為60m2，增加到1000倍；
（二）塵粒表麵能以吸咐氧氣。
（三）某些粉塵（如煤塵）加熱時，以迅速放出大量的可燃氣體。
二、煤塵的爆炸性
煤塵的爆炸比瓦斯爆炸複雜。首先，煤是複雜的固體化合物，它的本身成分就影響煤塵的爆炸性。其次，瓦斯～空氣爆炸介質的形成，可以是瓦斯本身擴散的結果，而煤塵爆炸時要求一定的能量用於形成爆炸濃度的含塵空氣。礦井內這一過程或發生於火源出現前的采煤運煤過程中，或由於爆炸衝擊波將落塵揚起。
煤塵爆炸的機理：一般認為，煤炭本身存在著足夠數量容易氧化的遊離基（活化中心），所以常溫條件下容易氧化，生成更多的遊離基，使鏈反應得以持續。煤炭被破碎成微細的顆粒後，總表麵積顯著增加，吸氧和氧化能力也就大增強。受到外界高溫熱源的作用時，單位時間內能夠吸收更多的熱量，大約300～400OC時，就可以放出高溫分解的可燃性氣體，這些氣體集聚在塵粒周圍，形成氣體外殼。當這個外殼內的氣體達到一定濃度並吸收一定能量後，鏈反應過程開始，遊離基迅速增加，就發生了塵粒的閃燃。如果這類塵粒氧化放出的熱量，能有效地傳遞到周圍的塵粒，並使之參與鏈反應，反應速度急劇增加，達到一定程度時，便發展為爆炸。
三、煤塵爆炸的基本條件
煤塵爆炸必須同時具備以下三個條件：
（一）煤塵本身具有爆炸性。
1、2004年版《 煤礦 安全 01manbetx 》第一百五十一條規定：“ 新礦井的地質精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定資料。生產礦井每延深一個新水平，應進行一次煤塵爆炸性試驗工作。
煤塵的爆炸性由國家授權單位進行鑒定，鑒定結果必須報 煤礦 安全監察機構備案。 煤礦企業應根據鑒定結果采取相應的 安全 措施。”
2、煤塵爆炸性鑒定方法
（1）采用大管狀煤塵爆炸鑒定儀裝置進行鑒定，主要是用來測量煤塵燃燒與爆炸的火焰速度。見表3
（2）是根據煤的工業 03manbetx 結果，計算揮發份指數，（即煤塵爆炸指數——煤的揮發份同煤中可燃物物質之比）來初步判斷，一般說來，煤塵爆炸指數Vdaf＞10%的煤塵屬於爆炸性煤塵，Vdaf越大則爆炸性越強，Vdaf＜10%屬於無爆炸危險的煤塵。
（二）煤塵呈浮遊狀態，並達到一定濃度。隻有當煤塵在空氣中呈浮遊狀態並具有一定濃度時才能發生爆炸。能夠形成爆炸的浮遊狀態並具有一定濃度時才能發生爆炸。能夠形成爆炸的浮遊煤塵濃度範圍，叫煤塵爆炸界限。單位體積空氣中，能夠發生爆炸的最低爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸下限濃度；單位體積空氣中，能夠發生爆炸的最高爆炸煤塵濃度稱為煤塵爆炸上限濃度。我國表明，煤塵爆炸下限濃度為45g/m3、上限濃度為1500～2000g/m3。
（三）有足以點燃煤法的熱源。我國的煤塵爆炸引燃溫度在610～1050OC之間，一般為700～800OC。
四、煤塵爆炸的效應及危害
煤塵爆炸同瓦斯爆炸相似，煤塵爆炸後可產生高溫、高壓，形成衝擊波和火焰，並產生大量有害氣體等。
（一）爆炸產生高溫。煤塵爆炸時要放出大量的熱能。據理論計算，爆炸瞬時的溫度可達2300～2500 OC，實測也比較接近此值。高溫能夠引起礦井火災、燒毀設備、燒傷人員，也是可能發生連續爆炸的主要熱源。
（二）爆炸產生高壓，煤塵爆炸的理論壓力為735.5KPa，但實際發生爆炸時往往超過此值。另外，在有大量沉積煤塵的巷道中，爆炸壓力隨著離開爆源距離的增加會跳躍式的增大；如遇到障礙物或巷道斷麵突然變化及巷道拐彎時，爆炸壓力也會有很大增高。爆炸高奪可損壞設備、推倒支架、造成冒頂和人員傷亡，使礦井遭受嚴重破壞。
（三）爆炸產生衝擊波。煤塵爆炸時產生的高溫火焰的傳播速度為610 ～1800m/s，同時，伴隨著火焰的傳播，還將產生強大的衝擊波，速度為2340m/s。衝擊波不僅能使設備、支架、人員等遭受損害，還能夠將途經巷道內的積塵揚起，被隨之而來的火焰點燃，造成二次、三次等連續爆炸 02manbetx.com 。隔爆設施便是根據衝擊波與火焰速度差這一特點而研製和安設的。
（四）爆炸產生有害氣體。煤塵爆炸能夠產生大量的具有強烈毒性的一氧化碳CO，其濃度一般為2%～3%，最高可達8%～10%。這是煤塵爆炸或煤塵參與爆炸而造成大量人員傷亡的主要原因。
五、影響煤塵爆炸的因素
（一）煤的揮發份
煤的可燃揮發份越高，煤塵爆炸性越強，而且，揮發份越高，煤塵爆炸下限越低，越易爆炸。
（二）煤的灰分
由於灰分是不燃物質，而且能吸收煤塵燃燒時放出的熱量，起冷卻作用。所以，灰分越高，煤塵爆炸性越低，但是當灰分較少（20%以下）時，影響不大，隻有達到30%—40%時，爆炸性才明顯減弱。
（三）煤塵粒度。凡粒徑小於1mm的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是0.075mm以下的塵粒.粒徑越小,爆炸性越強;但過於微小達到0.01mm時，因很快會被氧化而成為灰燼，反而爆炸性降低。
（四）煤的水分，水分能粘結塵粒、降低其飛揚能力，還能吸熱降溫和阻燃，因而能遏製煤塵爆炸的發生。應當指出，水分對抑製煤塵起爆的作用較大；但當爆炸已經發生時，水分的作用就很微弱了，即使煤塵水分達到25%，已呈稠泥狀，仍能參與強烈爆炸。
（五）空氣中的瓦斯濃度。瓦斯和煤塵同時存在時，會相應地降低各自爆炸下限。瓦斯濃度越高，煤塵爆炸下限越低。
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