5第五章煤矿防隔爆技术

1第五章煤矿防隔爆技术•防止煤尘爆炸的技术措施•抑制煤尘爆炸传播的技术措施25.1防止煤尘爆炸的技术措施一、煤尘爆炸的条件•煤尘自身具备爆炸危险性•煤尘云的浓度处在爆炸极限范围内•有着火源且能量大于爆炸最小点火能35.1防止煤尘爆炸的技术措施二、防止煤尘爆炸的技术措施•防尘措施•防止煤尘引燃措施4•根据煤尘爆炸的条件，防治煤尘爆炸的技术措施可分为两大类：防尘措施和防止煤尘引燃措施。•防尘措施：减尘技术、降尘技术、除尘技术；•防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施相同。55.2煤矿隔爆技术•消除落尘•撒布岩粉•设置隔爆装置6•限制煤尘爆炸传播的方法：主要是采取措施将已发生的煤尘爆炸限制在一定区域，尽量减少爆炸造成的损失。其措施主要有如下3个方面：–消除落尘–撒布岩粉–设置隔爆装置7•一、消除落尘•通常情况下，井巷空气中的浮尘一般达不到煤尘爆炸的下限浓度，但当沉积在巷道四周的煤尘，一旦受到振动和冲击再度飞扬起来，将为煤尘爆炸创造条件。8•据计算，巷道断面4m2时，当巷道四周沉积的煤尘厚度为0.05mm时，受到冲击波的影响，使其成为悬浮煤尘，即足以达到爆炸下限浓度。9•《煤矿安全规程》规定：“每一矿井，矿长必须组织人员按计划对井巷定期清扫、冲洗煤尘和刷浆。”•保证即使沉积的煤尘再度飞扬起来也达不到煤尘爆炸的下限浓度，避免煤尘爆炸事故的发生。10二、撒布岩粉•定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。•惰性岩粉一般为石灰岩粉和泥岩粉。111、对惰性岩粉的要求•①可燃物含量不超过5%，游离SiO2含量不超过10%；•②不含有害有毒物质，吸湿性差；•③粒度应全部通过50号筛孔（即粒径全部小于0.3mm），且其中至少有70％能通过200号筛孔（即粒径小于0.075mm）。12•2、撒布岩粉时要求•1）把巷道的顶、帮、底及背板后侧暴露处都用岩粉覆盖；•2）岩粉的最低撒布量在做煤尘爆炸鉴定的同时确定，但煤尘和岩粉的混合煤尘，不燃物含量≥80％；•3）撒布岩粉的巷道长度不小于300m，如果巷道长度小于300m时，全部巷道都应撒布岩粉；•4）对巷道中的煤尘和岩粉的混合矿尘，每三个月至少应化验一次，如果可燃物含量超过规定含量时，应重新撒布。13三、设置隔爆装置1415•隔爆装置隔爆原理是：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。16•（一）被动式隔爆装置•被动式隔爆装置是借助于爆炸冲击波的作用来喷洒消焰剂，而本身无喷洒动力源。•被动式隔爆装置的结构和安装必须符合一定的要求：•首先，隔爆装置的材质、结构需在较低的爆炸压力下动作且有利于消焰剂的飞散（MT157标准规定隔爆水槽的动作压力不大于16kPa、隔爆水袋不大于12kPa）。•其次，隔爆装置的安装位置必须在其有效隔爆范围内。17•如果隔爆装置距爆源太近，则会因爆炸压力太小不足以使其有效动作，同时爆炸冲击波和火焰传播时间间隔太小，使得爆炸火焰到达时隔爆装置来不及动作，影响其隔爆的有效性；18•如隔爆装置距爆源太远，则爆炸压力波和火焰传播时间间隔过大，使得爆炸火焰到达隔爆装置位置时，消焰剂已沉降到巷道底板，同样影响其隔爆效果。19•1．水棚•水棚包括水槽棚和水袋棚两种，根据其作用又可分为主要隔爆棚组和辅助隔爆棚组。设置应符合以下基本要求：•①主要隔爆棚组应采用水槽棚，水袋棚只能作为辅助隔爆棚组；20水槽隔爆装置21•②水棚组应设置在巷道的直线段内。其用水量按巷道断面计算•主要隔爆棚组的用水量不小于400L/m2（高度大于4m的巷道，应设置双层棚子，上层水棚用水量按30kg/m2计算，下层水棚用水量按4O0kg/m2计算）•辅助水棚组不小于200L/m2；22•③相邻水棚组中心距为0.5～1.0m，主要水棚组总长度不小于30m，辅助水棚组不小于20m；•④首列水棚组距工作面的距离，必须保持在60～200m范围内；23•⑤水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1m，其底部距轨面不小于1.8m；•⑥水内如混入煤尘量超过5％时，应立即换水。24•自20世纪80年代以来，我国针对不同用途和使用环境开发了多种隔爆水棚。•（1）PGS型隔爆水槽棚•PGS型隔爆水槽棚是由若干个PGS-40或PGS-60型隔爆水槽（采用泡沫塑料制作）组装而成。当瓦斯煤尘爆炸时，冲击波击碎水槽，水被扬起形成水雾抑制带，扑灭爆炸火焰。25•其特点是PGS型隔爆水槽制作简单，质量轻，成本低，运输、使用中不易损坏。既可用于主要隔爆棚组，也可用于辅助隔爆棚组。26•（2）KYG型快速移动式隔爆棚•采用快速移动式隔爆棚在综采工作面顺槽和掘进巷道中安设，因安装方便，能随工作面推进而迅速移动，始终把未保护段控制在最小距离。它作为现有固定式安装隔爆水棚的补充措施，适合在需频繁移动的巷道中安装使用，作为辅助隔爆棚组。27•KYG型快速移动式隔爆棚，主要由单轨、移动装置、水槽组合棚架和PGS-60型泡沫隔爆水槽组成，单轨和水槽架通过移动装置联接，如图3-3-1所示。•从巷道横向看，靠巷道两帮的两个水槽纵向嵌入，中间两个水槽横向嵌入。该隔爆棚与不同夹持器配合，可在不同支护方式的巷道中安装。28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-单轨吊环；2-单轨；3-移动装里；4-支撑杆，5-水槽架，6-水槽；7-钢丝绳29KYG型快速移动式隔爆棚30•设计有底部放水孔的PGS-60型专用水槽。底部放水孔在移动前可快速放水（单个水槽放水用时仅40s)，每组隔爆棚移动1次需2h左右。•移动时水槽架可收叠，移动时可避开巷道中其它吊挂物（如风筒等）。31•（3）XGS型隔爆棚（容器）•已在煤矿大量使用的隔爆水槽棚和隔爆水袋棚，在高度有限的架线机车巷、斜巷和断面不规则巷道内安装不够方便，有的则无法安装；•原被动式隔爆棚距爆源的最小距离不能小于60m。32•为了解决上述技术难题，又研究成功“XGS型隔爆棚”。该隔爆棚由若干个“XGS型隔爆容器”组装而成。•每个容器吊挂在1个倒“T”字架上，当瓦斯煤尘爆炸时，爆压作用使容器脱勾，容器中的水飞散形成水雾抑制带，扑灭爆炸火焰。33•“XGS型隔爆容器”，采用阻燃聚氯乙烯制作，周边用吊带固定8个吊环，安装时将吊环分挂在倒“T”字架两侧，如图3-3-2所示。•特点：安装适应性强，能利用倒“T”字架配合不同的夹持器在不同支护方式、不同形状的巷道中点式或线式安装（见图3-3-3、图3-3-4）。•能在条件较复杂的巷道中替代现有隔爆水袋棚，作为辅助隔爆棚。34图3-3-2XGS型隔爆容器吊挂示意图1-夹持器；2-倒”T”字架；3-隔爆容器35图3-3-3线式安装示意图l-支撑杆；2-夹持器；3-倒“T”宇架；4-隔爆容器36图3-3-4点式安装示意1-锚杆；2-夹持器；3-隔爆器37•组装成的隔爆水棚（集中式）有效保护范围宽：距爆源40m～240m，能抑制火焰速度大于37m/s的弱爆炸，同时也能抑制强爆炸。•隔爆容器与隔爆容器、巷道壁、支架间的垂直距离不得小于10cm，距顶板（梁）的距离不得大于1m。38•集中式布置隔爆棚用水量按200L/m3计算，棚区长度不小于20m；•分散式布置隔爆棚的用水量按1.2L/m3计算，棚区长度不小于120m。39XGS型隔爆容器40ＧＤ型防爆水袋•采用维纶布基改性聚氯乙稀双面复合革制成，具有阻燃、抗静电等安全性能，可有效隔绝煤矿瓦斯煤尘爆炸传播。•主要技术性能：动作静压＞12kpa；最佳水雾形成时间＜150ms；最佳水雾持续时间＞160ms；最佳水雾长度＞5m；最佳水雾宽度＞3.5m；最佳水雾高度＞3.2m。4142隔爆水袋43•2．岩粉棚•岩粉棚分轻型和重型两类。结构如图3-3-5所示，它是由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉，当发生煤尘爆炸事故时，火焰前的冲击波将台板震倒，岩粉即弥漫于巷道中，火焰到达时，岩粉从燃烧的煤尘中吸收热量，使火焰传播速度迅速下降，直至熄灭。44图3-3-5岩粉棚45•岩粉棚的设置应遵守以下规定：•①按巷道断面积计算，主要岩粉棚的岩粉量不得少于400kg/m2，辅助岩粉棚不得少于200kg/m2；•②轻型岩粉棚的排间距1.0～2.0m,重型为1.2～3.0m；46•③岩粉棚的平台与侧帮立柱（或侧帮）的空隙不小于50mm，岩粉表面与顶梁（顶板）的空隙不小于100mm，岩粉板距轨面不小于1.8m；•④岩粉棚距可能发生煤尘（瓦斯）爆炸的地点不得小于60m，也不得大于30Om；47•⑤岩粉板与台板及支撑板之间，严禁用钉固定，以利于煤尘爆炸时岩粉板有效地翻落；•⑥岩粉棚上的岩粉每月至少检查和分析一次，当岩粉受潮变硬或可燃物含量超过20%时，应立即更换，岩粉量减少时应立即补充。•近年来我国研制出了防潮岩粉棚，但尚未推广应用。48•（二）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。49传感器接受爆炸动力效应—压力传感器接受爆炸热效应—热电传感器接受爆炸光效应—光电传感器ZGB—Y型、ZYB—S型自动隔爆装置所采用的HW—4型传感器是一种抗干扰能力强的红外线传感器。它对矿灯等电光源不敏感，只对瓦斯煤尘爆炸特征光谱反应。50控制器测量火焰传播速度诊断火焰到达喷洒装置位置的时间发出喷洒指令51•1.ZYB-S型自动产气式抑爆装置•ZYB-S型自动产气式抑爆装置由实时气体发生器、高压缓冲器、抑爆剂存储器、喷射头、控制盒和ZW-1型紫外线火焰传感器组成（ZW-1型紫外线火焰传感器能识别爆炸及燃烧火焰光谱，对日光和矿灯照射等不敏感）。52•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。其抑爆原理如图图3-3-6所示。53图3-3-6ZYB-S型自动产气式抑爆装置的抑爆原理示意图1-火焰阵面；2-火焰传感器；3-控制单元；4-喷洒器5455•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。56•2．YBW-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，其组成框图如图3-3-7所示。57•当HWD-I火焰传感器感受到火焰信号，可将其辐射能转化为电能，触发CQB传爆器中的矿用安全电雷管，通过ST连接器触发相联的WDY喷洒器中的导爆管雷管，形成水雾抑制带，扑灭爆炸火焰，控制爆炸的传播。58图3-3-7YBW-l型无电源触发式抑爆装置组成框图59•YBW-I型无电源触发式抑爆装置以水为抑爆剂，采用爆破抛散抑爆剂成雾方式。WDY喷洒器为柱形结构，如图3-3-8所示。•柱形阻燃聚胺脂泡沫为储水介质，沿泡沫柱体轴线为导爆索，泡沫柱体外侧被塑料膜密封，并用钢丝网配合角钢加以固定。60图3-3-8WDY喷洒器结构示意图1一墙盖；2一外壳；3一储水泡沫；4一接线盒；5一导爆索61•采用吸水性能良好的阻燃聚胺脂泡沫可使抑爆剂径向初始分布均匀，使导爆索触发时形成水雾分布状态良好，同时具有较高的喷洒效率；•另一方面，阻燃聚胺脂泡沫对导爆索火焰能起到歼灭的作用，使火焰不致外泄。62•利用连接器可把移动WDY喷洒器所需用的单轨吊固定在掘进巷道顶板支护锚杆或工字梁上，WDY喷洒器通过滚轮沿单轨吊整体向前移动，随工作面及时推进。其安装结构如图3-3-9所示。63图3-3-9WDY喷洒器在巷道中安