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一、煤塵爆炸的機(jī)理及特征

1．煤塵爆炸的機(jī)理

煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下，空乞中氧氣與煤塵急劇氧氣的反應(yīng)過(guò)程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一般認(rèn)為其爆炸機(jī)理及過(guò)程如下：

（1）煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧和被氧人化的能力大大增可，一旦遇見(jiàn)火源，氧化過(guò)程迅速展開(kāi)；

（2）當(dāng)溫度達(dá)到300~400℃時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其他碳?xì)浠衔铮?/span>

（3）形成的可燃?xì)怏w與空氣混合的高溫作用下吸收能量，在塵粒周?chē)纬蓺怏w外殼，即活化中心，當(dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過(guò)程開(kāi)始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃；

（4）閃燃所形成的熱量的傳遞給周?chē)膲m粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃過(guò)程急劇地循環(huán)進(jìn)生，當(dāng)燃燒不斷加劇使火焰速度達(dá)到每秒數(shù)百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?/span>

2．煤塵爆炸的特征

（1）形成高溫、高壓、沖擊波  煤塵爆炸火焰溫度為1600~1900℃，爆源的溫度達(dá)到2000℃以上，這是煤塵爆炸得以自動(dòng)傳播的條件之一。

在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736KPa，但爆炸壓力隨著離開(kāi)爆源距離的延長(zhǎng)而跳躍式增大。爆炸過(guò)程中如遇障礙物，壓力將進(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，后一欠爆炸的理論壓力將是前一次的5~7倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達(dá)1120m/s，沖擊波速度為2340m/s。

（2）煤塵爆炸具有連續(xù)性  由于煤塵爆炸具有很高的沖擊波速，能將巷道中落塵揚(yáng)起，甚至使煤體破碎形成新的煤塵，導(dǎo)致新的爆炸，有時(shí)可如此反復(fù)多次，形成連續(xù)爆炸，這是煤塵爆炸的重要特征。

（3）煤塵爆炸的感應(yīng)期  煤塵爆炸也有一個(gè)感應(yīng)期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40%~280ms，揮發(fā)分越高，感應(yīng)期越短。

（4）揮發(fā)分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時(shí)，參與反應(yīng)的揮發(fā)分約占煤塵揮分含量的40%~70%，致使煤塵揮發(fā)分減少，根據(jù)這一特征，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。對(duì)于氣煤、肥煤、焦煤等粘結(jié)性煤的煤塵，一旦發(fā)生爆炸，一部分煤塵會(huì)被焦化，粘結(jié)在一起，沉積于支架的巷道壁上，形成煤塵爆炸所特有的產(chǎn)物——焦炭皮渣或粘塊，統(tǒng)稱(chēng)“粘焦”“粘焦”也是判斷井下發(fā)生爆炸事故時(shí)是否有煤塵參與的重要標(biāo)志。

（5）產(chǎn)生大量的CO  煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)生的CO，在災(zāi)區(qū)氣體中濃度可達(dá)2%~3%，甚至高達(dá)到8%左右，爆炸事故中受害者的大多數(shù)（70%~80%）是由于CO中毒造成的