2 頂板垮落巖石相互撞擊引燃引爆采空區瓦斯的可能性

　　巖石相互撞擊實驗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 其和爆炸槽內固定的巖柱（周圍又規程一些巖塊）相碰撞來模似頂板垮落巖石相互撞擊引燃引爆采空區瓦斯的可能性。

　　通過調節彈簧的壓縮量，在彈射 能量為705.6～1 960J，溫度20～24℃，CH4濃度5.5％～14％的實驗環境條件下，總計做了20次巖石撞擊引燃引爆瓦斯實驗，即使 彈性能量（發射 巖塊所獲得的動能）達到實驗既定的最大值1 960J，無論CH4濃度在5.5％～14％區間內怎樣變化，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。

　　模擬結果，相當于重量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瓦斯分析

　　眾所周知，兩固體之間發生摩擦時，接觸表面會產生溫升現象。采空區頂板垮落過程中巖石之間會發生劇烈摩擦，巖石的摩擦面會在很短的時間內升至很高的溫度，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，即潛在的點火源。

　　為了確定引起采空區瓦斯爆炸（燃燒）的火源來源，在沁河及蘆葦河流域發生過采空區瓦斯爆炸（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，利用鉆機及其附屬設備向3#煤層頂板打鉆，采集頂板巖芯共計50余m，作為實驗巖樣用切割機、磨片機將巖樣加工成一定直徑的巖棒及圓錐形狀的巖塊，然后放在實驗裝置上進行模擬實驗。

　　3.1 實驗裝置及方法

　　為項目研究而專門設計、加工了巖樣摩擦實驗裝置，該裝置主要由爆炸槽、巖棒旋轉裝置推進及加力裝置3部分構成，是利用電機帶動巖棒旋轉，并使之和一橫向推進的加力巖塊接觸摩擦進行巖石摩擦實驗。實驗用氣體由濃度為99.99％的高純CH₄與爆炸槽內空氣混合而成，混合氣體中CH₄濃度根據需要在5.5％～14％之間調節。