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采空區(qū)瓦斯爆炸(燃燒)點(diǎn)火源的確定

  
評(píng)論: 更新日期:2010年10月14日

???? 在陽城、沁水兩縣發(fā)生的60起瓦斯爆炸(燃燒)事故中,除北莊礦車場發(fā)生的一次瓦斯爆炸初步界定為煤炭自燃外,有26起采空區(qū)瓦斯爆炸(燃燒)的點(diǎn)火源均排除了明火、炮火、雷管火、電火花、高溫表面和熱輻射等因素,事故處理時(shí)雖初步認(rèn)為頂板冒落過程中互相撞擊摩擦火花可能是引燃瓦斯的火源,但均沒沒有理論及實(shí)驗(yàn)作為依據(jù),為了查證引起采空區(qū)瓦斯爆炸(燃燒)的點(diǎn)火源,擬從下面3個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究:一是采空區(qū)護(hù)頂煤自燃引燃引爆采空區(qū)瓦斯的可能性;二是采空區(qū)頂板垮落巖石之間相互撞擊引燃引爆瓦斯的可能性;三是采空區(qū)頂板垮落過程中巖石間相互摩擦引燃引爆采空區(qū)瓦斯的可能性。

???? 1 采空區(qū)護(hù)頂煤自燃引燃引爆采空區(qū)瓦斯的可能性。

???? 如果煤本身具有自燃性,煤與空氣接觸,氧化會(huì)產(chǎn)生熱量,若散熱條件不良,熱量積蓄到一定程度便會(huì)引起煤炭自燃,從而引發(fā)采空區(qū)瓦斯爆炸(燃燒)事故。此類事故多發(fā)生在有大量遺煤的采空區(qū)、出現(xiàn)裂隙的煤柱和巷道冒高處。眾所周知,影響煤自燃的內(nèi)在因素有煤的物理、化學(xué)性質(zhì)、變質(zhì)程度和煤巖成份。其中煤的化學(xué)成分和變質(zhì)程度對(duì)煤的自燃起著主導(dǎo)作用。各種牌號(hào)的煤化學(xué)成分不同,自燃性質(zhì)也不同:褐煤比煙煤易自燃,而煙煤中又以炭化變質(zhì)程度最低的長焰煤和氣煤的自燃性最強(qiáng);炭化變質(zhì)程度高的貧煤和無煙煤自燃性較小。由此可見,煤炭的自燃性是隨著煤的變質(zhì)程度的增高而降低。同一牌號(hào)的煤含硫化物較高時(shí),因吸氧性較強(qiáng),則易于自燃。影響煤自燃的外在因素主要是指煤層地質(zhì)條件及礦山開采技術(shù)條件,這兩個(gè)因素決定了煤接觸空氣量的多少以及煤和外界的熱交換條件。

???? 本次實(shí)驗(yàn)在陽城、沁水兩縣7個(gè)礦井共采集煤樣8組,分別測定煤自燃傾向性及原煤含硫量和含磷量,測定結(jié)果見表1。

???? 表1 煤自燃傾向性鑒定結(jié)果

編號(hào)
采樣地點(diǎn)
水分/%
灰分/%
揮發(fā)分/%
全磷/%
全硫/%
吸氧量/mL·g-1
自燃傾向等級(jí)
1
2
3
4
5
6
7
8
屯城
北莊
加豐
加豐
半峪
永紅
柏山
義城
1.25
2.12
2.70
1.25
2.47
3.23
2.11
1.53
16.49
10.01
12.07
23.26
29.50
11.54
43.63
17.27
10.10
9.59
7.57
10.46
12.23
8.74
15.76
9.84
0.009
0.012
0.011
?
0.011
0.008
0.009
0.27
0.31
0.32
0.28
0.15
0.30
0.14
0.37
0.52
0.49
0.60
1.06
0.43
0.48
0.27
0.68
三類不易自燃
三類不易自燃
三類不易自燃
三類不易自燃
三類不易自燃
三類不易自燃
三類不易自燃
三類不易自燃
?
???? 從表1可以看出,沁河、蘆葦河流域的無煙煤變質(zhì)程度高,吸氧性較弱,而且煤中含硫、磷均較低,所有煤樣均屬三類不易自燃。再結(jié)合調(diào)研結(jié)果,發(fā)生的26起采空區(qū)瓦斯爆炸多在工作面回采初期,由此可見,采空區(qū)護(hù)頂煤不存在自燃引燃引爆采空區(qū)瓦斯的可能性。

???? 2 頂板垮落巖石相互撞擊引燃引爆采空區(qū)瓦斯的可能性

???? 巖石相互撞擊實(shí)驗(yàn)裝置是采用壓縮彈簧為動(dòng)力,用等能量模擬方式槍射成型巖樣并使 其和爆炸槽內(nèi)固定的巖柱(周圍又規(guī)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(qū)瓦斯的可能性。

???? 通過調(diào)節(jié)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(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下,總計(jì)做了20次巖石撞擊引燃引爆瓦斯實(shí)驗(yàn),即使 彈性能量(發(fā)射 巖塊所獲得的動(dòng)能)達(dá)到實(shí)驗(yàn)既定的最大值1 960J,無論CH4濃度在5.5%~14%區(qū)間內(nèi)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(jié)果,相當(dāng)于重量m≤66.66kg的冒落巖塊以棱角撞擊地面的巖石時(shí)不能引起瓦斯爆炸。

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