第二、三节 矿井瓦斯与防治及煤与瓦斯突出防治.pptVIP

较低温度下，甲烷氧化链式反应的基元反应方程组： CH4 + O2· CH3 · + HO2 · （1） 链引发 CH3 · +O2 CH2O + OH · （2） OH · + CH4 H2O + CH3 · （3） 链传递 OH · + CH2O H2O + HCO · （4） CH20 + O2 HO2 · + HCO · （5） 链分支 HCO · + O2 CO + HO2 · （6） HO2 · + CH4 H2O2 + HCO · （7） 链传递 HO2 · + CH2O H2O2 + HCO · （8） OH · 器壁 （9） CH2O · 器壁 （10） 链中止 加热法与光化法都可以使链起始，后者是指短波光线的照射引起分子离解。在矿井内，高温热源与火源加热是常见的起链方法。为了起链需要消耗一定的活化能。 在甲烷气体爆炸的过程中，产生的自由基有[CH3]、[H]、[CH2O]、[OH]、[O] 等，在甲烷爆炸的过程它们都是转瞬即熄中间产物，并且在这一过程中，这些中间产物增多或减少影响着爆炸过程的发展。如在含甲烷的空气中加入惰性的，吸热降温的物质，或能够同自由基结合形成分子的物质，就能起到链终止的效果，使含甲烷气体不爆炸或爆炸威力降低。如在含甲烷的空气中加入4.2%的一溴三氟甲烷CF3Br （哈龙1301 ）能防止甲烷爆炸，就是由于它可以捕获自由基。 2.6.2 瓦斯爆炸的传播及后果 1 、瓦斯爆炸的传播 爆炸可以分为物理性爆炸和化学性爆炸 物理性爆炸：物质因状态和压力发生突然变化而形成的爆炸，如锅炉爆炸、液化气体超压爆炸等 化学性爆炸：物质发生迅速的化学反应、产生高温、高压而引起的爆炸。瓦斯爆炸属于化学性爆炸。 火焰锋面：在可爆炸甲烷浓度的混合气体中出现了点火源，则此气体就会在火源点被点燃形成最初火焰(人们称这一点为爆源)，在大气压条件下，该火焰厚度非常薄，仅0.1—0.01mm，它是一个燃烧带并在烷空气体中传播。 燃烧速度： 火焰锋面相对于未燃混合气体的传播速度叫做燃烧速度。 瓦斯爆炸根据爆炸传播速度可分为以下三类： 爆燃——传播速度为每秒数十厘米至数米， 爆炸——传播速度为每秒数十米至数百米， 爆轰——传播速度超过声速，可达每秒数千米。 冲击波：火焰锋面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。 如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。 爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和O2，而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。 2、瓦斯爆炸的危害 瓦斯爆炸时会产生三个致命的因素：火焰锋面，冲击波，井巷大气成分的变化。 1）火焰锋面 ： 火焰锋面是瓦斯爆炸时沿巷遣运动的化学反应带和烧热的气体总称。其传播速度可在宽阔的范围内变化，从数米每秒到最大的爆轰传播速度2500m／s。 火焰锋面好象沿巷道运动的活塞一样，把烷空气体收集起来并点燃。这种活塞的长度从火焰锋面最慢传播时的几十厘米到爆轰时的几十米。 火焰锋面通过时，可使人的衣服被扯下，造成大面积皮肤的深度烧伤、呼吸器官甚至食道和胃的粘膜烫伤，烧坏电气设备与电缆，当电缆有电时可能引起二次性的电气火灾，引燃井巷的可燃物造成二次性灾害——火灾。 2）冲击波 在正向冲击波传播时，其波峰的压力可从数十kPa到2MPa的范围内变化：当正向冲击波叠加和反回时，可形成高达1OMPa的压力。冲击波的传播速度不可能低于音速。如果爆炸减弱，则冲击波就转变为声波。 正向、反向和斜向冲击波通过时会引起：人体