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【摘要】本文通过对煤尘爆炸的条件、爆炸性机理、爆炸性特征分析的基础上、提出了防治煤尘爆炸的措施，具有一定的实际意义。
【关键词】煤尘爆炸；条件；特征；防治措施
煤尘爆炸是煤矿的主要自然灾害之一，这类事故死亡人数多，破坏性严重。煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度高达1600～1900度，使人员和设备受到严重损失。同时煤尘爆炸气体中有大量的CO2和CO，这是造成人员死亡的主要原因。
一、煤尘具有爆炸性
煤是可燃物质，当它被粉碎成细小颗粒后，其表面积增加，因而其氧化能显著增强。煤尘受热时单位时间内吸收更多的热量，氧化发热、吸热，在300～400℃较低温度时，就有大量挥发分放出聚集于尘粒周围。这类可燃性气体一经与空气混合便在高温作用下再吸收能量，形成一定数量的活化中心。此时氧化热如果有效地传给附近的煤尘，这些煤尘就迅速受热分解，燃烧起来。此种过程连续不断地进行，氧化反应越来越快，温度越来越高，而活化中心也越来越多，达到一定程度时，剧烈的氧化燃烧便能发展成更为剧烈的爆炸。
二、煤尘爆炸的条件
煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：一是煤尘本身具有爆炸性。二是煤尘在空气中呈悬浮状态，并达到一定的浓度。三是存在引爆的高温热源。
1、煤尘的爆炸性。煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸危险性，要通过由井下采取煤样，经煤尘爆炸性鉴定后确定。
2、悬浮煤尘的浓度。井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才能引起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下线和上线浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及试验条件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30～50g/m3，上限浓度为1000～2000 g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300～500g/m3。
3、引燃煤尘爆炸的高温热度。煤尘的引燃爆炸温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度计实验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在610～1050℃之间，一般为700～800℃，温度越高越容易引起爆炸。
三、煤尘爆炸的机理
煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般认为爆炸机理及过程主要表现在以下几方面：
一是煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见货源，氧化过程迅速展开。
二是当温度达到400-400℃时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳氢化合物。
三是形成的可燃气体与空气混合，在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心得能量达到一定程度，链反应过程开始，游离基迅速增大，发生了尘粒的闪燃。
四、煤尘爆炸的主要特征
煤尘爆炸是一种复杂的、异常迅速的物理和化学的转化过程，其主要特征如下
（1）高温。由于煤尘被急剧氧化并燃烧，在很短时间内产生大量的热，使空气温度迅速升高，瞬间温度可达2300～2500℃。
（2）高压。煤尘爆炸时，气温骤升，压力增大。一般爆炸压力可达0．7～0．8兆帕。实验证明：煤尘爆炸时反应热和传播速度越大，爆炸压力也越大，因而其破坏性也越大。实验和事故案例均表明，爆炸压力随着离开爆源的距离的增大而呈跳跃式增大。如遇障碍物或巷道断面的突然变化，爆炸压力则更加增强。这是造成距爆源较远的巷道破坏较大的重要原因。
（3）强烈的冲击波和火焰。煤尘爆炸时由于高温、高压，可产生强烈的冲击波和火焰。据实验测定，火焰的传播速度可达610～1800米／秒，而击波和传递速度可达2400米／秒。当爆尘刚刚被引爆时，冲击波和火焰的速度几乎一样，但是，随着时间的延长，冲击波的速度将超过火焰速度。
（4）产生大量的有害气体。煤尘爆炸时，可生成大量的一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳含量可达2%～3％，甚至高达8%，而二氧化碳可达10％以上，这是造成人员大量伤亡的重要原因。因此，《煤矿安全规程｝）规定，每一入井人员必须随身携带自救器。
（5）爆炸产生“皮渣”和“粘块”。煤尘爆炸时，一部分煤尘被局部焦化，粘结在一起，沉积在支架和巷道壁上，形成煤尘爆炸的特有产物——“皮渣”和“粘块”。这是煤尘爆炸区别于瓦斯爆炸的特有标志。
五、防止煤尘爆炸的措施
煤尘爆炸事故是危险的，但人们可以认识它，只要消除爆炸条件，事故是可以避免的。防止煤尘爆炸的措施主要有：
1、减少生产中煤尘发生量和浮尘量。这主要包括四种方法：一是喷雾洒水。在采掘工作面、井下煤仓、溜煤眼、翻笼处、输送机头、装车站等井下凡能产生煤尘的地点，均应设置喷雾洒水装置。机采工作面的采煤机配有专门洒水装置。同时，对井下巷道，还要定期清扫，冲洗巷帮、井壁的煤尘。因为这些地方沉积的煤尘如果重新飞扬在空气中，可以迅速达到爆炸下限的浓度，也是许多局部性事故迅速扩大的主要原因。
二是煤层注水。煤层注水是在尚未采动的煤体中，利用钻孔注入压力水，使水渗入煤体的层里、节理等微小空隙中，将煤体预先湿润，从而减少或消除在开采、运输过程中煤尘的生成和飞扬。
三是水炮泥。在炮眼内（炸药和炮泥之间）空隙充入盛水的塑料袋，爆破时水被汽化结成雾滴，可使尘粒湿润，结团而起到降尘作用。
2、防止煤尘引燃。这主要包括四种方法：一是为防止电火花和其它明火引燃煤尘，井下电气设备一定要选用防爆型，电缆接头不许有鸡爪子、羊尾巴和明接头，防止产生电火花。井下禁止使用电炉子、职工禁止携带烟草、点火工具等，严格井下火险管理。
二是为防止放炮时引燃煤尘，井下要使用安全炸药，打眼，装药、封泥必须按规程要求进行，禁止放糊炮。
总之，工作根据认识到煤尘具有爆炸性、爆炸性条件、爆炸性机理、爆炸性特征、并采取相应的措施，煤尘爆炸是能避免的。
责任编辑：张子佳
【关键词】煤尘爆炸；条件；特征；防治措施
煤尘爆炸是煤矿的主要自然灾害之一，这类事故死亡人数多，破坏性严重。煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度高达1600～1900度，使人员和设备受到严重损失。同时煤尘爆炸气体中有大量的CO2和CO，这是造成人员死亡的主要原因。
一、煤尘具有爆炸性
煤是可燃物质，当它被粉碎成细小颗粒后，其表面积增加，因而其氧化能显著增强。煤尘受热时单位时间内吸收更多的热量，氧化发热、吸热，在300～400℃较低温度时，就有大量挥发分放出聚集于尘粒周围。这类可燃性气体一经与空气混合便在高温作用下再吸收能量，形成一定数量的活化中心。此时氧化热如果有效地传给附近的煤尘，这些煤尘就迅速受热分解，燃烧起来。此种过程连续不断地进行，氧化反应越来越快，温度越来越高，而活化中心也越来越多，达到一定程度时，剧烈的氧化燃烧便能发展成更为剧烈的爆炸。
二、煤尘爆炸的条件
煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：一是煤尘本身具有爆炸性。二是煤尘在空气中呈悬浮状态，并达到一定的浓度。三是存在引爆的高温热源。
1、煤尘的爆炸性。煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸危险性，要通过由井下采取煤样，经煤尘爆炸性鉴定后确定。
2、悬浮煤尘的浓度。井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才能引起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下线和上线浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及试验条件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30～50g/m3，上限浓度为1000～2000 g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300～500g/m3。
3、引燃煤尘爆炸的高温热度。煤尘的引燃爆炸温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度计实验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在610～1050℃之间，一般为700～800℃，温度越高越容易引起爆炸。
三、煤尘爆炸的机理
煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般认为爆炸机理及过程主要表现在以下几方面：
一是煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见货源，氧化过程迅速展开。
二是当温度达到400-400℃时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳氢化合物。
三是形成的可燃气体与空气混合，在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心得能量达到一定程度，链反应过程开始，游离基迅速增大，发生了尘粒的闪燃。
四、煤尘爆炸的主要特征
煤尘爆炸是一种复杂的、异常迅速的物理和化学的转化过程，其主要特征如下
（1）高温。由于煤尘被急剧氧化并燃烧，在很短时间内产生大量的热，使空气温度迅速升高，瞬间温度可达2300～2500℃。
（2）高压。煤尘爆炸时，气温骤升，压力增大。一般爆炸压力可达0．7～0．8兆帕。实验证明：煤尘爆炸时反应热和传播速度越大，爆炸压力也越大，因而其破坏性也越大。实验和事故案例均表明，爆炸压力随着离开爆源的距离的增大而呈跳跃式增大。如遇障碍物或巷道断面的突然变化，爆炸压力则更加增强。这是造成距爆源较远的巷道破坏较大的重要原因。
（3）强烈的冲击波和火焰。煤尘爆炸时由于高温、高压，可产生强烈的冲击波和火焰。据实验测定，火焰的传播速度可达610～1800米／秒，而击波和传递速度可达2400米／秒。当爆尘刚刚被引爆时，冲击波和火焰的速度几乎一样，但是，随着时间的延长，冲击波的速度将超过火焰速度。
（4）产生大量的有害气体。煤尘爆炸时，可生成大量的一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳含量可达2%～3％，甚至高达8%，而二氧化碳可达10％以上，这是造成人员大量伤亡的重要原因。因此，《煤矿安全规程｝）规定，每一入井人员必须随身携带自救器。
（5）爆炸产生“皮渣”和“粘块”。煤尘爆炸时，一部分煤尘被局部焦化，粘结在一起，沉积在支架和巷道壁上，形成煤尘爆炸的特有产物——“皮渣”和“粘块”。这是煤尘爆炸区别于瓦斯爆炸的特有标志。
五、防止煤尘爆炸的措施
煤尘爆炸事故是危险的，但人们可以认识它，只要消除爆炸条件，事故是可以避免的。防止煤尘爆炸的措施主要有：
1、减少生产中煤尘发生量和浮尘量。这主要包括四种方法：一是喷雾洒水。在采掘工作面、井下煤仓、溜煤眼、翻笼处、输送机头、装车站等井下凡能产生煤尘的地点，均应设置喷雾洒水装置。机采工作面的采煤机配有专门洒水装置。同时，对井下巷道，还要定期清扫，冲洗巷帮、井壁的煤尘。因为这些地方沉积的煤尘如果重新飞扬在空气中，可以迅速达到爆炸下限的浓度，也是许多局部性事故迅速扩大的主要原因。
二是煤层注水。煤层注水是在尚未采动的煤体中，利用钻孔注入压力水，使水渗入煤体的层里、节理等微小空隙中，将煤体预先湿润，从而减少或消除在开采、运输过程中煤尘的生成和飞扬。
三是水炮泥。在炮眼内（炸药和炮泥之间）空隙充入盛水的塑料袋，爆破时水被汽化结成雾滴，可使尘粒湿润，结团而起到降尘作用。
2、防止煤尘引燃。这主要包括四种方法：一是为防止电火花和其它明火引燃煤尘，井下电气设备一定要选用防爆型，电缆接头不许有鸡爪子、羊尾巴和明接头，防止产生电火花。井下禁止使用电炉子、职工禁止携带烟草、点火工具等，严格井下火险管理。
二是为防止放炮时引燃煤尘，井下要使用安全炸药，打眼，装药、封泥必须按规程要求进行，禁止放糊炮。
总之，工作根据认识到煤尘具有爆炸性、爆炸性条件、爆炸性机理、爆炸性特征、并采取相应的措施，煤尘爆炸是能避免的。
责任编辑：张子佳