瓦斯爆炸
1.瓦斯爆炸的条件
瓦斯发生爆炸必须具备三个基本条件:一是瓦斯浓度在爆炸界限内,一般为5%-16%;二是混合气体中氧的浓度不低于12%;三是有足够能量的点火源。
1)瓦斯的浓度。
瓦斯爆炸发生的浓度界限指的是瓦斯与空气的混合气体中瓦斯的体积浓度,当瓦斯浓度达到9.5%时,理论上瓦斯可以同空气中的氧气完全反应,从而放出最多的热量,因此,爆炸的强度最大。当瓦斯浓度低于5%时,由于参加化学反应的瓦斯较少,不能形成热量积聚,因此,不能爆炸,只能燃烧。燃烧时,在火焰周围形成比较稳定的、呈现蓝色或淡青色的燃烧层.当浓度高于16%时,由于空气中的氧气不足,满足不了氧化反应的全部需要，只能有部分的瓦斯与氧气发生反应,所生成的热量被多余的瓦斯和周围介质吸收而降温,所以也就不能发生爆炸。
2)充足的氧含量
瓦斯与空气混合气体中氧气的浓度必须大于12%,否则爆炸反应不能持续。煤矿井下的封闭区域,采空区内及其他裂隙等处由于氧气消耗或没有供氧条件,可能会出现氧气浓度低于12%的情况,其他巷道、工作场所等按规定氧含量不得低于20%,一般不存在氧气浓度低于12%的情况,因为,在此情况下人员在短时间内就会窒息而死亡。
3)足够能量的点火源
点火源能够引起瓦斯爆炸的三个条件是温度不低于650℃，能量大于0.28mJ和持续时间大于爆炸感应期这三个条件通常很容易满足。如明火、煤炭自燃、撞击火花、电火花、摩擦火花等。在煤矿开采过程中,对一些不可避免的火源有时需要采取特殊的技术,使其不能满足点燃瓦斯的点火条件。例如,井下爆破时所用的毫秒雷管产生的火焰,温度高达2000,但持续的时间很短,小于爆炸感应期,因此,不会引起瓦斯爆炸。
2.瓦斯爆炸的危害
瓦斯爆炸的危害主要表现在以下三个方面:一是产生高温;二是产生强烈冲击波;三是产生大量有毒有害气体。瓦斯爆炸是煤矿最严重的事故之一,对井下人员、设备及巷道等造成极大的危害。
1)产生高温
试验研究表明,当瓦斯浓度为9.5%时,爆炸时产生的瞬时温度,在自由空间内可达1850℃,在封闭的空间内高达2650℃,由于井下巷道是半封闭空间,瓦斯爆炸温度在18500与2650℃之间,而这样高的温度,不仅会烧伤人员、烧坏设备,还可能引起井下火灾,扩大灾情。
2)爆炸产生强烈冲击波。
在爆炸发生时,首先到达的是爆炸冲击波。爆炸冲击波的传播速度总大于音速,最高速度可达1000/s以上,冲击波产生的压力约为爆炸前的10倍,最高可达20个大气压。冲击波造成的危害主要是人员的创伤、巷道支架的毁坏、冒顶、井下设备的翻倒和破坏、推毁矿井通风设施等,冲击波会扬起沉积在巷道中的煤尘和破坏矿井通风系统。形成新的瓦斯、煤尘爆炸源;当遇到火焰锋面经过或再生火源时就引发二次爆炸。在高瓦斯矿井发生瓦斯爆炸后,对灾害区域进行封闭时,由于封闭区域内再生火源和风量的大幅度减少(氧含量仍然充足),可能迅速形成二次爆炸的条件,对救灾工作构成很大威胁。因此,当封闭工作需要时间较长时,应建立相应的防护设施。
3)产生有毒有害气体。
瓦斯爆炸后,将产生大量有毒有害气体。据分析,爆炸后生成大量的一氧化碳是造成人员大量伤亡的主要原因,如果有煤尘参与爆炸,一氧化碳的生成量就会更大,危害就更为严重。统计资料表明,在发生的瓦斯、煤尘爆炸事故中,死于一氧化碳中毒的人数占总死亡人数的半数以上。因此,《规程》规定,入井人员必须佩戴自救器。