b.氧濃度的影響。實驗證明,瓦斯爆炸界限隨混合氣體中氧的濃度降低而縮小。當氧的濃度降低時,瓦斯爆炸下限緩慢增多,爆炸上限則迅速下降。當氧濃度降低到12%時,瓦斯?昆合氣體遇火也不會爆炸。如圖20—19所示。圖中甲區實際上是不可能出現的區;乙區是瓦斯含量較少,自己不能燃燒,但可以助長已有的火焰;丙區是引火就爆炸區域;丁區是瓦斯過多,氧氣不足區域。這正像井下密閉中的混合氣體,一旦打開密閉,混入空氣則氧氣增加,瓦斯含量減少,因此,必定經過丙爆炸區,所以是危險的,必須慎重處理。
c.惰性氣體混入時的影響。惰性氣體的混入,可使氧的濃度和瓦斯爆炸壓力降低,并增加瓦斯引燃延遲時間,從而降低瓦斯爆炸的危險性。
d.可燃性氣體混入時的影響。各種可燃性氣體在空氣中含有一定濃度時都具有爆炸性。當礦井內瓦斯混合氣體中混入可燃性氣體時,不僅增加了爆炸性氣體的總濃度,而且會使瓦斯爆炸界限發生變化。這種變化使瓦斯爆炸界限擴大,增加爆炸的危險性。
e.煤塵混入時的影響。煙煤煤塵具有爆炸性,300—400’C時就能從煤塵內揮發出可燃性氣體,從而使瓦斯的爆炸下限降低,爆炸的危險性增加。
(3)瓦斯爆炸的危害
①瓦斯爆炸后產生大量有毒、有害氣體? 井下發生瓦斯爆炸以后,將會產生大量的一氧化碳。空氣中的一氧化碳濃度按體積計算達到0.4%時,人在短時間內就會死亡。
?、谕咚贡ê螽a生高溫? 瓦斯濃度為9.5%時,瓦斯爆炸的瞬時可達l 850~2 650℃。這樣高的溫度對井下人員和設備有很大的危害。
③瓦斯爆炸以后產生高壓氣體? 瓦斯爆炸后,井下巷道中的空氣壓力約為爆炸前的9倍左右。高溫、高壓的井下空氣,由爆炸地點以每秒幾百米(爆速有時可達2 000 m/s)的正向沖擊向四周擴張,摧毀巷道支架和設備,同時也是造成人員傷亡的重要原因。
瓦斯爆炸以后,在爆炸地點,由于空氣稀薄,溫度急劇下降,水蒸氣凝結成水,在爆源附近迅速形成低壓區,因而爆炸波又反向沖擊。這對巷道的破壞性更大。在低壓區迅速積聚瓦斯,如反向沖擊的空氣中含有足夠的瓦斯和氧氣,又有引爆火源,就可形成二次爆炸。
(4)瓦斯爆炸的原因分析? 所謂爆炸,是物質燃燒的一種特殊形式。這種燃燒是在很短的時間內發生劇烈的燃燒,并生成高溫、高壓的氣體,使氣體急劇膨脹,形成非常強烈的沖擊波。
①爆炸發生的地點? 井下任何地點瓦斯達到爆炸濃度時,遇到火源都會引起爆炸。如電氣設備附近、放炮地點、火區周圍、產生摩擦火花以及可能出現明火的地點,甚至進風、回風的井口房和選煤廠內也有瓦斯爆炸事故的發生。但大部分發生在瓦斯煤層的采掘工作面,其中可以掘進工作面占多數。
?、诰蜻M工作面易發生爆炸? 原因:一是因采用局部通風,如局扇停運、風筒末端距工作面較遠、風筒漏風太大、局扇供風能力不夠、局扇位置不當等造成循環風等,致使瓦斯積存;二是較易產生引燃瓦斯的火源。煤巷掘進多用電鉆打眼、電動局部通風、經常放炮、電氣防爆性能不好、電纜破損、有雞爪、羊尾巴、明接頭、局扇不按《煤礦安全規程》要求啟動、放炮不合規定使用失效變質的炸藥、在有瓦斯的掘進工作面使用巖石炸藥等,這樣就容易產生引火源、電火花或爆破火焰。
③回采工作面易發生爆炸的地點是工作面的上隅角? 原因:一是采空區常積聚瓦斯,瓦斯比重小,沿傾斜向上移動,有些瓦斯從上隅角逸出來;二是上隅角處是風流負壓最低點,往往是采空區漏風風流的主要出口,漏風從采空區帶出較多瓦斯;三是上隅角處風流南角拐彎,靠近采空區邊角處瓦斯不易排出,導致在上隅角積存瓦斯;四是上隅角往往有電氣設備,如回柱絞車,電煤鉆、電纜等,產生火花的機會較多。此外,采煤機工作時,在切割機構的附近容易發生瓦斯爆炸。
(5)預防瓦斯爆炸的措施? 雖然瓦斯爆炸是煤礦中最嚴重的危害之一,如果能嚴格貫徹執行《煤礦安全規程》中的有關規定,并采取相應的措施,這一危害是完全可以避免的。防止瓦斯爆炸的關鍵是消除造成瓦斯爆炸的必要條件,因此,防止瓦斯積聚、防止瓦斯引燃和防止瓦斯災害事故的擴大,是預防瓦斯爆炸的根本措施。
?、偌訌娡L? 礦井通風工作是防止瓦斯聚積的最有效的基本措施。礦井通風應做到有效、穩定和連續不斷,要有足夠的風速和風量把瓦斯吹散、沖淡,稀釋到不能爆炸和無害的程度。
a.礦井必須配足風量。只有把足夠的新鮮空氣源源不斷地送人井下,送到各采掘工作面,才能將瓦斯沖淡到規定的濃度和排出,這就要求礦井巷道有足夠的斷面,維護好巷道,使之風流暢通無阻。
b.每一礦井必須采用機械通風。風機的安裝、使用均要符合《煤礦安全規程》的規定。礦井一般用抽出式通風,這種通風方式的好處是:風機運轉時井下空氣壓力呈負壓狀態,煤層或巖層的瓦斯就借助這種負壓作用,經常不斷地散放出來,隨著礦井空氣排出地面。當主要扇風機一旦停止運轉時,井下空氣壓力升高,瓦斯放出量隨著礦井空氣壓力的升高而減少。
c.要實行分區通風。每一生產水平、每一采區都要布置單獨的回風道,實行分區通風(并聯通風)。分區通風不僅能降低采掘工作面回風風流的瓦斯濃度,而且當發生瓦斯燃燒和爆炸事故時,可以縮小災害范圍,避免事故擴大?;夭晒ぷ髅婧途蜻M工作面都應采取獨立通風,掘進工作面瓦斯相對涌出量一般要比回采工作面相對涌出量大。掘進工作面用局部供風,一般比回采工作面風量要小,局扇在有的礦井不能保持經常運轉,風流不穩定。同時掘進工作面串聯則電氣火源(局扇、開關、電纜等)增多,在掘進工作面排除瓦斯時,串聯工作面受到威脅。此外,還有炮煙問題,使通風管理復雜。因此,回采工作面和掘進工作面原則上不允許串聯通風。
d.要實行上行通風。因為瓦斯的密度僅有0.554,比空氣輕一半,只有采用上行通風,才能更有效地排除瓦斯。
?、诩皶r處理超限和積存瓦斯? 井下一般易于發生瓦斯超限和積存瓦斯地點:
a.煤巷掘進的工作面、片幫、冒頂、拱頂砌縫等。局部積存瓦斯可能發生爆炸加燃燒,處理方法根據瓦斯積存地點情況而異。
b. 回采工作面。回采工作面的瓦斯主要容易積聚在工作面上隅角。處理上隅角積聚瓦斯的方法很多。如圖20—20是利用尾巷排放瓦斯。
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