摘要：根據(jù)我國安全管理中頻繁發(fā)生的瓦斯煤塵事故，分析了被動防爆中隔爆水棚凸顯的效用，并對隔爆水棚的安裝進行探討，以期取得應有作用
    關鍵詞：隔爆水棚  煤體  瓦斯  爆炸
    0 問題的提出
    瓦斯煤塵爆炸事故的防治在我國煤礦安全管理中占主要地位。防治工作包括兩方面:一是進行積極的綜合預防措施,防止瓦斯、煤塵爆炸事故的發(fā)生;二是在預防措施失效為了把爆炸事故引起的破壞作用控制在小的范圍，我們應當采取措施控制瓦斯、煤塵爆炸的發(fā)展和傳播,以減小爆炸事故造成的人員傷亡及對井巷、安全設施的破壞。在煤礦井下不同區(qū)域設置隔爆棚就是其中的一項重要措施,其中隔爆水棚，隔爆水袋成本低，使用方便，在我國各產(chǎn)煤地區(qū)都得到了不同程度的使用。它對控制瓦斯、煤塵爆炸災害起到了一定的作用?；谠谄巾斏狡矫菏V的認知實習，我們發(fā)現(xiàn)在井下爆炸事故和瓦斯、煤塵爆炸的中隔爆水棚存在不完全隔爆或不隔爆的情況,因此分析隔爆水棚的隔爆作用及存在的問題,研究探討隔絕瓦斯煤塵爆炸的有效途徑具有重要的現(xiàn)實意義。
    1 隔爆原理
    我國礦井開采強度正在加大,并逐漸凸顯出煤塵爆炸的危險性。煤是復雜的固體化合物,在采掘工作面容易形成微細的煤塵,顯著增加煤塵的總表面積,大大增強了其吸氧和被氧化的能力，在外界高溫熱源的作用下,燃燒循環(huán)地繼續(xù)下去。由于燃燒產(chǎn)物的迅速膨脹而在火焰波波陣面前方形成壓縮波,壓縮波在不斷壓縮的介質(zhì)中傳播時,后波可以趕上前波,這些單波疊加使火焰前方氣體的壓力逐漸增高,因而引起了火焰?zhèn)鞑サ淖詣蛹铀?當火焰速度達到每秒數(shù)百米以后,煤塵的燃燒便在一定的臨界條件下跳躍式地轉變?yōu)楸ā?br />     在大型地下模擬試驗巷道中進行的瓦斯煤塵爆炸傳播試驗中，瓦斯煤塵爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律如圖1所示, 在爆炸初期，壓力的波傳播速度小于火焰的傳播速度，火焰在前，壓力波峰在后，隨著爆炸的發(fā)展，壓力波速度迅速增大，超過火焰面?zhèn)鞑ニ俣?，距爆?0米左右時，壓力波趕上并超過火焰面，隨著距離的增大，壓力波超前火焰面越來越遠，利用壓力波超前于火焰面，我們研究出了被動式隔爆水棚，利用爆炸所產(chǎn)生的壓力擊碎水槽或使水袋脫鉤，使水槽或水袋中的水依靠壓力波形成水霧，當隨后的火焰面到來時，撲滅火焰以防止火焰引爆后面瓦斯或煤塵從而起到隔絕爆炸的效果。從而使煤塵爆炸在爆炸的傳播路線上被隔絕，有效阻止爆炸的傳播。
    2 隔爆水棚的好處分析
    由于巖粉棚上的巖粉容易受潮固結不容易飛揚，且由于巷道浮塵沉降在巖粉上以后，減弱了巖粉的隔爆作用。此外，裝運巖粉耗時耗工，不太劃算，由于這些缺點，近些年來世界主要采煤國家廣泛采用水槽棚隔爆。而水槽棚的工作主體是水，被激起的水能降低煤塵的飛揚能力，與粉塵粘附，使粉塵降落。水具有極高的比熱，比巖粉的熱容大五倍，能吸收大量熱量，降低爆炸時火焰的溫度，同時在高溫作用下，被汽化后能產(chǎn)生大量的水蒸汽，有效降低了巷道中的氧氣濃度，從而阻止了爆炸的進一步發(fā)生。同時，水槽供水方便，個煤礦井下均有不同程度的水突出，可以適加利用，從而成本降低。且隔爆水棚容易假設，不影響電纜和其他管道的鋪設。在潮濕的巷道環(huán)境下，水不會像巖粉一樣結固，能保持自己的特性，即使在干燥環(huán)境中，水容易蒸發(fā)，但只要注意觀察水槽中的水位并即使加水，能很好解決問題。在有些礦井，水供應比較困難，我國已經(jīng)研究出MGS型密封式隔爆水袋，能防止水槽中水的蒸發(fā)和煤塵污染。 
       德國在裝有壓力傳感器的水槽模型上試驗，實驗表明作用在水槽蓋上面的是負壓，此負壓吸起槽蓋和槽內(nèi)的水；作用在水槽底面的也是負壓，它竭力把水槽和水拉向底板；作用在正面的是正壓；作用在背面的是負壓。它們試圖拋出水槽和水。在這些壓力的作用下，水首先被吸出水槽、灑向四方，緊接著正壓將水槽掀翻，水在巷道內(nèi)飛散。從而達到有效的隔爆作用。
    3 隔爆水棚的安裝
    我國《煤礦安全規(guī)程》第155條規(guī)定：開采有煤塵爆炸危險煤層的礦井，必須有預防和隔絕煤塵爆炸的措施。礦井的兩翼、相鄰的采區(qū)、相鄰的煤層、相鄰的采煤工作面間，煤層掘進巷道同與其相連的巷道間，煤倉同與其相連通的巷道間，采用獨立通風并有煤塵爆炸危險的其他地點同與其相連通的巷道間，必須用水棚或巖粉棚隔開。水袋棚主要用于移動頻繁的采掘工作面區(qū)段巷道或臨時巷道內(nèi)。水袋棚的安裝必須按照《煤礦安全規(guī)程》的有關規(guī)定。
    目前，由于各礦區(qū)所用水袋架子，以及地質(zhì)條件和支護方式的不同，所用水袋布置方式各有差異。我們應該根據(jù)各煤礦的實際情況決定水槽的布置方式，主要的布置方式分集中式隔爆水棚和分散式隔爆水棚。
    集中式布置方式需要根據(jù)各煤礦的實際巷道斷面，將水按400L每平方米裝入水槽，將這些水槽橫向布置成一列一列的水槽棚，列與列之間的間距為1.2m到3.0m，最大不能超過3米。水槽棚與頂板距離：在梯形巷道中水槽棚與頂板的距離為0.1m到0.15m，圓形巷道為0.3m到0.5m。水棚槽距離巷道軌道面要大于1.8m。
    分散式布置是在可能發(fā)生爆炸地點的40m到150m的一段巷道內(nèi)分散地布置水槽棚。它的水量根據(jù)布置區(qū)巷道體積計算，一般水量大于5L每立方米。每隔10m到30m橫向布置一架或兩架棚子，每架棚子懸掛2~3個水槽。
    目前國外先進采煤國家主要采用分散式布置水爆棚，我國主要采用集中式布置。
    4 結束語
          我們看到隔爆水棚屬于簡便好用又經(jīng)濟的設備，也沒有大的維護工作，但煤礦隔爆水棚屬于被動式隔爆裝置,因為它的工作原理決定了其隔爆范圍是有限的,隔爆的可靠性能低,很難有效地隔絕瓦斯煤塵爆炸。我們只能適當加以利用，作為一個輔助工具降低煤塵爆炸的破壞，應致力于發(fā)展主動高效隔爆裝置,同時應充分重視爆炸波的危害和治理技術,實現(xiàn)把爆炸事故控制在一定的范圍內(nèi)的目標。
    參考文獻：
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