4煤尘爆炸及预防2-煤尘的抑制与隔绝

选修课程矿尘防治技术PreventionofMineDust1第四章煤尘爆炸及预防主讲教师：王亚军黑龙江科技学院2009.3PreventionofMineDust24.2煤尘爆炸的抑制与隔绝一、我国关于隔绝煤尘爆炸的规定第一百五十五条开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层、相邻的采煤工作面间，煤层掘进巷道同与其相连的巷道间，煤仓同与其相连通的巷道间，采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其他地点同与其相连通的巷道间，必须用水棚或岩粉棚隔开。PreventionofMineDust隔爆装置隔爆原理在瓦斯煤尘爆炸时隔爆装置将会动作（水槽、岩粉槽破碎，水袋脱钩），并抛撒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸传播。隔爆装置根据其动作方式的不同可分为被动式隔爆装置和自动抑爆装置。3PreventionofMineDust隔爆技术：主要为岩粉棚和水棚两种。按隔爆棚的保护范围又可分为主要隔爆棚和辅助隔爆棚。4PreventionofMineDust主要隔爆棚设置在下列地点：（1）矿井两翼与井筒连通的主要运输大巷和回风大巷；（2）相邻采区之间的集中运输巷道和回风巷道；（3）相邻煤层之间的运输石门和回风石门。PreventionofMineDust辅助隔爆棚设置在下列地点：（1）采区工作面进风、回风巷道；（2）采区内的煤层掘进巷道；（3）采用独立通风，并有煤尘爆炸危险的其他巷道。PreventionofMineDust水棚水棚包括水槽和水袋，水袋宜作为辅助隔爆水棚。水槽的规格：40L;80L水棚分为主要隔爆棚和辅助隔爆棚，按布置方式又分为集中式和分散式，分散式水棚只能作为辅助水棚。7PreventionofMineDust分散式隔爆棚的优点1、如爆源在分散式隔爆棚范围内，则需较少的消火剂就能熄灭爆炸火焰，而且产生的有毒气体较少。2、在目前开采技术条件下，集中式隔爆棚已不能阻止强烈爆炸的传播（火焰速度1000m/s，压力达1000kpa）8PreventionofMineDust水槽棚水力分布特性（MT157）9水槽破碎所需爆炸压力不得大于16kpa；水袋动作所需爆炸压力不得大于12kpa。行成最佳水雾的动作时间不得大于150ms最佳水雾持续时间：对水槽不得小于250ms；对水袋不得小于160ms最佳水雾分散长度不得小于5m最佳水雾分散宽度不得小于3.5m最佳水雾分散高度不得小于3m隔爆性能：爆炸火源不得超过140m。PreventionofMineDust水槽棚的作用及优点1降低煤尘的飞扬能力，使浮尘变为落尘。2吸收大量热量，降低火焰问题。3水被汽化后产生大量水蒸汽，降低空气中的氧气浓度。10PreventionofMineDust水棚用水量集中式水棚的用水量按巷道断面计算:主要隔爆棚的水量不得少于400L／m2，辅助隔爆水棚的水量不得少于200L／m2;分散式水棚的水量按棚区所占巷道的空间体积计算，不小于1.2L／m3。11PreventionofMineDust水棚布置的要求1)断面S＜10m2时，nB/L×100≥35%；2）断面S＜12m2时，nB/L×100≥60%；3）断面S＞12m2时，nB/L×100≥65%；式中：n——排棚上的水槽（袋）个数；B——水棚迎风断面宽度；L——水棚所在水平巷道宽度。12PreventionofMineDust水槽棚的计算（1）总水量G=g·s式中：G—总水量，kgg—每m2巷道需水量kg/m2。S—巷道断面积m2。（2）每架水棚水量Gn（3）水棚架数n=G/Gn13PreventionofMineDust水槽棚的计算（4）水棚区长度L=n·c式中：L—水棚区长度，mn—水棚架数，架c—水棚间距，m，取c=1.4～1.6m。14PreventionofMineDust相关巷道水棚长度及水棚架数15序号设置地点需水量（kg/m2）巷道断面（m2）水棚架数（架）棚区长度（m）水棚间距（m）每组水量（kg）1工作面运输巷20014.819301.529602工作面胶带输送机巷20012.816251.525603工作面回风巷20014.819301.529604中部车场巷道40021.831451.487205井底车场巷道40021.230431.484806井底车场运输石门40021.230431.484807井下爆炸材料发放硐室回风通道4005.615231.52240PreventionofMineDust水棚在巷道设置位置：a)水棚应设置在直线巷道内；b)水棚与巷道交叉口、转弯处的距离须保持50m～75m，与风门的距离大于25m；c)第一排集中水棚与工作面的距离必须保持60m～200m，第一排分散式水棚与工作面的距离必须保持30m～60md)在应设辅助隔爆棚的巷道应设多组水棚，每组距离不大于200m。16PreventionofMineDust水棚排间距离与水棚的棚间长度：a)集中式水棚排间距离为1.2m～3.0m,分散式水棚沿巷道分散布置，两个槽（袋）组的间距为10m～30m。b)集中式主要水棚的棚区间长度不小于30m,集中式辅助棚的棚区长度不得小于20m，分散式水棚的棚区长度不得小于200m。17PreventionofMineDust水棚的安装方式：18图3-3-1KYG型快速移动式隔爆棚（l架）结构示意图（巷道纵向视图）1一单轨吊环；2一单轨；3一移动装里；4一支撑杆，5一水槽架，6一水槽；7一钢丝绳PreventionofMineDust水棚排间距离与水棚的棚间长度：d)水槽（袋）之间的间隙与水槽（袋）同支架或巷道壁之间的间隙之和不大于1.5m，特殊情况下不超过1.8m，两个水槽（袋）之间的间隙不得大于1.2m；e)水槽（袋）边与巷道、支架、顶板、构物架之间的距离不得小于0.1m，水槽（袋）底部到顶梁（顶板）的距离不得大于1.6m，如顶梁大于1.6m，则必须在该水槽（袋）上方增设一个水槽（袋）；19PreventionofMineDust水棚排间距离与水棚的棚间长度：f)水棚距离轨道面的高度不小于1.8m，水棚应保持同一高度，需要挑顶时，水棚区内的巷道断面应与其前后各20m长的巷道断面一致。g)当水袋采用易脱钩的布置方式时，挂钩位置要对正，每对挂钩的方向要相向布置（钩尖与钩尖相对），挂钩为直径4mm～8mm的圆钢，挂钩角度为60°±5°，弯钩长度为25mm。20PreventionofMineDust水槽棚隔爆效果的影响因素煤尘爆炸强度（50~350m/s）动作时间（0.06~6.23s）安设位置21PreventionofMineDust水棚的管理及注意事项⑴生产期间，矿井通风图上须表明准确位置，注明棚区长度，水棚装置形式、总水量。⑵水棚区布置有上水管接头，备有上水软管。损坏的水棚必须及时更换，随时补充水槽内的水，40L水槽的实际盛水量不得小于35L。⑶水棚与工作面距离超过规定时，要及时移动，移动水棚时必须按规定进行，先将一半水棚移到指定位置安装好，盛满水后，再移动另一半水棚到新指定的地点安装好并盛满水。⑷水棚盖或水面有沉积的煤尘及时清除。（5％）⑸水棚应进行周期性检查，采区内不超过一个月，其它巷道不超过两个月。22PreventionofMineDust岩粉棚岩粉棚分为重型岩粉棚和轻型岩粉棚，重型岩粉棚作为主要岩粉棚，轻型岩粉棚作为辅助岩粉棚。岩粉棚的岩粉用量按巷道断面积计算，主要岩粉棚为400kg/m2,辅助岩粉棚为200kg/m2。23PreventionofMineDust岩粉棚及岩粉棚架的结构及其参数a)岩粉棚的宽度为100mm～150mm；岩粉棚长度：重型棚为350mm～500mm，轻型棚为≤350mm；b)堆积岩粉的板与两侧支柱（或两帮）之间的间隙不得小于50mm；c)岩粉板面距顶梁（或顶板）之间的距离为250mm～300mm，使堆积岩粉的顶部与顶梁（或顶板）之间的距离不得小于100mm；24PreventionofMineDust岩粉棚及岩粉棚架的结构及其参数d)岩粉棚的排间距离：重型棚1.2m～3.0m，轻型棚为1.0m～2.0m；e)岩粉棚与工作面之间的距离，必须保持在60m～300m之间；f)岩粉棚不得用铁钉或铁丝固定；g)岩粉棚上的岩粉，每月至少进行一次检查，如果岩粉受到潮湿、变硬则应立即更换，如果岩粉量减少，则应立即补充，如果在岩粉表面沉积有煤尘则应加以清除。25PreventionofMineDust自动隔爆装置自动抑爆装置是利用传感器探测爆炸信号，触发自带的动力源喷洒消焰剂，形成抑制带。自动抑爆装置主要由传感器、控制仪、喷洒器组成。26PreventionofMineDust爆炸抑制技术抑爆技术的有效性和可靠性主要取决于粉尘的物理化学性质、爆炸特性系数、抑爆空间的几何参数及初始流动状态、抑爆系统的爆炸探测方式、抑爆剂的选择及抑爆器的各种技术参数。爆炸探测方式抑爆剂及数量抑爆器喷洒技术参数27PreventionofMineDust爆炸探测方式抑爆系统广泛采用爆炸压力探测方式在大型容器、车间抑爆时，多采用爆炸压力阈值来判断；在小型容器中，采用爆炸压力上升速度来探测；在煤矿中，多采用对瓦斯或煤尘火焰敏感的红外火焰传感器或紫外火焰传感器。28PreventionofMineDust抑爆剂种类和数量主要考虑对各种可燃性粉尘的适用性、抑爆效率和对工艺环境的适应性常用的抑爆剂：halon系列、水、磷酸盐、碳酸盐、29PreventionofMineDust抑爆器能否快速喷洒并维持抑爆带储压式：英国Graviner公司研制的HRD系列采用爆炸切割阀瞬间释放高压存储氮气喷洒方式，通过短管和喷嘴喷洒液体或粉状抑爆剂。喷洒范围4~10m，动作延迟时间小于10ms。缺点：高压氮气长期存储困难，抑爆器维护费用高等不足。30PreventionofMineDust抑爆器能否快速喷洒并维持抑爆带爆破抛散式：采用导爆索爆破喷洒液体或粉状抑爆剂。美国研制的Cardox型抑爆器，成雾时间为180～490ms。YBW型抑爆装置：断面为10平米，最佳水雾行成时间小于150ms，水雾存在时间超过500ms。31PreventionofMineDust抑爆器能否快速喷洒并维持抑爆带实时产气喷洒技术：利用产气剂快速燃烧产生大量的高压气体喷洒抑爆剂ZYB-S抑爆器：在10平米的巷道中，成雾时间小于90ms，粉雾存在时间超过1000ms。前苏联研制的ВПУ系列抑爆器成雾时间为100ms。32PreventionofMineDust33图3-3-6ZYB-S型自动产气式抑爆装置的抑爆原理示意图1一火焰阵面；2一火焰传感器；3一控制单元；4一喷洒器PreventionofMineDustZYB-S型自动产气式抑爆装置当瓦斯或煤尘爆炸或着火时，火焰传感器接收到火焰信号，并传输到抑爆装置控制盒中，控制盒给出触发信号，实时气体发生器快速产生并迅速释放大量气体，高压气体经缓冲器调整后，在抑爆剂存储器中形成粉气混合物，最后经喷射头喷出形成抑爆粉雾，达到扑灭爆炸火焰阻止爆炸传播的目的。34PreventionofMineDustZYB-S型自动产气式抑爆装置该装置适宜安装在掘进机上使用，采用的抑爆装置型号、数量应根据巷道断面确定：10m2及其以上，安装2个ZYB-SI型喷洒器；10m2以下，安装2个ZYB-SⅡ型喷洒器。喷洒器安装在掘进机悬臂根部两侧。35PreventionofMineDust36PreventionofMineDustYBW-I型无电源触发式抑爆装置YBW-I型无电源触发式抑爆装置由HWD-I火焰传感器、CQB传爆器、ST连接器、WDY喷洒器与JC-I检测器组成。37PreventionofMineDustYB