矿井瓦斯爆炸防治技术

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1、瓦斯爆炸机理及防治技术研究中国矿业大学（教育培训处）——太原培训讲座主要内容一、前言二、我国煤矿安全状况三、瓦斯爆炸的机理研究四、瓦斯爆炸的防治技术五、瓦斯爆炸的事故处理六、结束语一、前言我国常规能源构成煤炭资源总量5.57万亿吨石油总资源量940亿吨煤层气资源量35万亿立方米煤炭工业安全生产是我国国民经济可持续发展的根本保证能源是现代文明的动力，从整个人类文明发展历史长河来看，文明的积累和提升，人类社会的可持续发展，无不以能源利用为基础。能源工业——基础产业煤炭工业——支柱产业安全生产——根本保障1999

2、年一次能源生产构成中国近50年能源消费构成预测二、我国煤矿安全状况煤矿是我国工矿企业灾害事故的主要来源：2002.01-12，工矿企业一次死亡10人的重大事故中，煤矿事故占90%，非煤矿山事故占4%，其他占6%。煤矿3人以上死亡事故构成(2002)：瓦斯事故69.1%，其它30.9%。事故原因分析：与技术原因有关造成的事故占54.9%近年来死亡人数在6769人-5670人（1998-2002）百万吨死亡率5左右，与先进国家差距大。原因：中国煤层赋存条件复杂，缺乏有效的控制技术措施-重大灾害防治技术基础研究不

3、够。瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出事故我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家，至今已经发生了1万多次突出事故，最大一次突出煤岩量达12800吨。6.20鸡西城子河矿瓦斯爆炸事故，死亡124人2002年发生的一次死亡10人以上事故中，瓦斯爆炸事故占80%突破关键科学问题是防治灾害的根本途径开采技术不断提高（综采比例57%）自然条件不断恶化（深部延拓，三高）管理水平不断加强需要解决的关键科学问题之一：瓦斯煤尘爆炸机理及控制关键技术基础防治重大动力灾害必须突破关键科学问题建立煤矿安全生产长效机制的根本保障重大动力灾害事故不

4、断发生原因:缺乏有效监测监控措施瓦斯煤尘爆炸机理及控制关键技术基础国外：美国、加拿大、荷兰、波兰等建立了瓦斯与粉尘爆炸试验系统，提出了理论计算模型。国内：中科院力学所、南京理工大学、北京理工大学、重庆煤科分院对爆炸传播规律进行了研究。中国矿业大学：建立了大型的瓦斯爆炸模拟实验系统，在爆炸波传递规律上取得研究进展。主要问题：瓦斯爆炸机理及传播规律？瓦斯爆炸加速过程的热动力学规律？传热传质规律？链式反应过程？连续爆炸问题等。导致后果：瓦斯爆炸事故不能得到有效控制，加重灾害破坏程度并给救灾造成困难。矿井瓦斯爆炸是

5、一种链式反应,当爆炸混合物吸收一定的能量后，反应物分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基(或叫自由基)，这种游离基具有很强的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适当的条件下，每个游离基又可进一步分解，产生两个或两个以上的游离基，如此循环不已，化学反应也越来越快，最后发展为燃烧或爆炸式的氧化反应（其中的中间过程有20个方程左右）。CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6kJ/mol(1)三、瓦斯爆炸机理及防治技术1、瓦斯爆炸机理及其传播规律问题：如何切断链式反应，了解中间产物。热爆炸理论：在充

6、满混合可燃气体的空间内，当其发生燃烧或爆炸时，将以快速传播的化学反应区域或称为燃烧波的形式传播到整个空间。其燃烧波阵面上的化学反应，可用如下反应式表示：A+B→C+D+Q(1)式中A、B——反应物；C、D——生成物；Q——反应热。图1能量变化三、瓦斯爆炸机理研究问题：如何及时排除爆炸过程中产生的热量。1、瓦斯爆炸机理及其传播规律地下巷道100m3瓦斯爆炸实验结果瓦斯爆炸必须具备三个条件：甲烷体积浓度（5%~15%），氧浓度超过失爆浓度（＞12%），引火源的能量大于最小点燃能量（0.28mJ）、温度高于最低点

7、燃温度和点燃时间长于感应期。矿井瓦斯爆炸是发生在具有网络特征的受限空间中，一旦发生，往往会在矿井巷道中迅速传播，并且由于存在障碍物，爆炸波和火焰传播速度会迅速提高，导致瓦斯爆炸从爆燃阶段迅速发展为爆炸和爆轰状态，使矿井通风系统受到严重破坏、灾害事故范围迅速扩大。实际情况：井下巷道瓦斯燃烧，严重的爆炸现象。原因：初步认为与传播规律有关。1、瓦斯爆炸机理及其传播规律瓦斯爆炸实验系统示意图GasexplosiontubeIgnitiondeviceFlamespeedmeasuringdeviceexplosio

8、npressuremeasuringdeviceDataacquisitionandanalysissystem2、瓦斯爆炸机理实验系统瓦斯爆炸实验管道系统中国矿业大学林柏泉教授实验系统特色瓦斯爆炸实验研究系统特色：实验系统为复杂管网、测试和分析手段先进，利用这些手段可研究瓦斯爆炸过程中的特征参数变化规律及其抑爆、隔爆技术等。荷兰DelftUniversityofTechnology爆炸实验室美国Pittsbur