矿井瓦斯与矿尘防治技术课件第5章.pptxVIP

第5章矿井瓦斯爆炸及其预防危害:一种极其严重的灾害，一旦发生，不仅造成大量人员伤亡，而且还会严重摧毁矿井设施、中断生产。可能引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌和顶板冒落等二次灾害，使生产难以在短期内恢复。世界上最大一次瓦斯爆炸：1942年，辽宁本溪，死亡：1549人，伤:146人。新中国发生的最大一次瓦斯爆炸：大同，白洞矿,死亡：682人5.1概述

发展趋势：随着开采深度增加，瓦斯涌出量增大，发生爆炸的可能性增大；机械化程度的提高，火源点增多，摩擦火花增多；导致伤亡的爆炸事故仍然不少，未杜绝；后果严重性没什么改变；多数事故是人为的、组织管理上的缺陷；爆炸次数与矿井瓦斯涌出量之间无必然联系，1/3的爆炸发生在低瓦斯矿井。∴预防矿井瓦斯爆炸是一项重大的任务，研究和掌握瓦斯爆炸的防治技术，对煤矿安全生产具有重要意义。

5.2矿井瓦斯爆炸及作用机理爆炸：气体快速扩展的结果。发生原因：物理变化、化学变化瓦斯爆炸：一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生激烈氧化反应的过程。最终反应式：或∵1体积CH4与2体积O2完全反应（即2×(1+79/21)=9.52体积）。此时，混合气体中因此，理论上瓦斯浓度为9.5%瓦斯爆炸最猛烈。∴

一、链反应参与反应的物质（CH4、O2）在一定能量作用下，产生链载体（活化中心，即：自由基、原子、原子团），它们化学活性很大，与体系中的稳定分子进行反应成为反应中心，产生新的载体or稳定的化合物，新的载体又迅速参与反应，如此延续下去形成一系列的连续反应。基本特点：（1）链反应（2）链反应有一个感应期。一个激发能量产生载体的过程。直链反应支链反应……燃烧爆炸

（3）只要载体不消失，反应就一直进行下去。（4）链反应开始产生载体较困难，故反应开始进行迟缓。（5）周围环境对链反应产生较大影响。二、链反应过程1、链引发链反应产生载体的过程，即稳定分子分解产生自由基的过程（分子内原子间化学键断裂）。此过程需要相当大的能量，即反应活化能。约800~1600KJ/mol。如：能量来源有：热引发----火源；高能引发----光照射、光电、激光、α-、β-、γ-等。化学能；复相引发（固体表面结构缺陷，引发稳定分子产生自由基）。

最活跃的过程，旧载体消亡，新载体产生。链传递自由基增加，反应速度剧增，形成爆炸。如：链分支链载体消失的过程。链终止分类：重结合反应如：乙基的重结合链终止010203

歧化反应如：乙基的歧化反应阻化剂的作用阻化剂易于和链体反应生成较稳定自由基分子等。阻化过程：

5.3瓦斯爆炸的传播及其后果一、爆炸分类爆炸：物质从一种状态迅速变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量的同时产生巨大声响的现象。1、根据反应后的产物分为：（1）物理爆炸----物理变化引起，物质因状态or压力发生突然变化而形成。特点：爆炸前后物理性质、化学成份均不改变。如：锅炉爆炸、气体超压爆炸、水葫芦爆炸（2）化学爆炸----物质发生迅速的化学反应，产生高温、高压而引起的爆炸。

特点：爆炸前后物理性质、化学成份均发生改变。如：瓦斯爆炸、放炮、液化气爆炸。根据爆炸传播速度可将瓦斯爆炸分为：爆燃：v=数十cm~几m/s爆炸v=几m~几百m/s爆轰v=声速~数千m/s

二、瓦斯爆炸传播过程1、爆燃和爆炸的传播过程烷空气体----甲烷与空气混合物。燃烧速度----火焰面相对于未燃烷空气体的传播速度。烷空气体燃烧产物预热带反应带T0TiTb温度中间产物浓度CH4浓度

爆炸过程：可爆炸甲烷浓度的烷空气体中出现点火燃，形成最初火焰----爆源。爆源传入未燃的烷空气体处的初始温度为T0；在预热带内将烷空气体预热到Ti，并进行放热的化学反应，形成反应带；反应带结束处达到的温度为Tb。燃烧带在传播过程中，燃烧带和未燃烷空气体和燃烧产物之间进行热量和质量交换。已燃气体膨胀（约5~15倍），形成燃气活塞，经过反复加热、加压，使火焰速度加快，波速加快。形成激波，该波足够强以致依靠本身的压缩温度就能点燃烷空气体形成爆轰。

2、反向冲击形成原因：（1）爆炸发生时，爆源附近的气体向外冲出；（2）反应产物生成的水蒸气凝结成液态体积缩小；（3）爆源附近形成负压区。特点：（1）冲击能量小；（2）可能引起二次爆炸；（3）由于是二次破坏，破坏后果严重。