1.煤的挥发分
煤尘爆炸的主要是在尘粒分解的可燃气体(挥发分)中进行的,因此煤的挥发分数量的和质量是影响尘爆炸的最重要因素。一般说来,煤尘的可燃挥发分含量越高,爆炸性越强,即煤化作用程度低的煤,其煤尘爆炸性强,随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。
2.煤的灰分和水分
煤内有灰分是不燃性物质,能吸收能量,阻挡热辐射,破坏链反应,降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥分含量的多少有关,挥发分小于15%的煤尘,灰分的影响比较显著,大于15%时,天然灰分对为尘的爆炸几乎没有影响。水分能降低煤尘的爆炸性,因为水的吸热能力大,能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒,减少尘粒的总表面积,同时还能降低落尘的飞扬能力。煤的天然灰分和水分都很低,降低煤尘爆炸性的作用不显著,只有人为地掺入灰分(撒岩粉)或水分(洒水)才能防止煤尘的爆炸。
3.煤尘粒度
粒度对爆炸性的影响极大。粒径1mm以下我煤尘粒子都可能参与爆炸,而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加,75μm以下的煤尘特别是30~75μm的煤尘爆炸性最强,因为单位质量煤尘位质量煤尘的粒度越小,总表面积及表面能越大,粒径小于10μm后,煤尘爆炸性增强的趋势变得平缓。煤尘粒度对爆炸压力也有明显的影响。煤炭科学研究院重庆分院的试验。结果表明:在同一煤种不同粒度条件下,爆炸压力随粒度的减小而增高,爆炸范围也随之扩大,即爆炸性增强,粒度不同的煤尘引燃温度煤尘燃温度也不相同。煤尘粒度越小,所需引燃温度越低,且火焰传播速度也越快。
4.空气中的瓦斯浓度
瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%时,煤尘的爆炸下限可用下式计算:
式中: ——空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限,g/m3
——爆尘的爆炸下限,g/m3
k——系数,见下表1。
表1 瓦斯浓度对煤尘爆炸下限的影响系数
空气中的瓦斯深度% |
0 |
0.50 |
0.75 |
1.0 |
1.50 |
2.0 |
3.0 |
4.0 |
k |
1 |
0.75 |
0.60 |
0.50 |
0.35 |
0.25 |
0.1 |
0.05 |
随着瓦斯浓度的增高,煤尘爆炸浓度下限急剧下降,这一点在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井应引起高度重视。一方面,煤尘爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的;另一方面,有煤尘参与时,小规模的瓦斯爆炸可能演变为大规模的爆尘瓦斯爆炸事故,造成严重的后果。
5.空气中氧的含量
空气中氧的含量高时,点燃煤尘的温度可以降低;氧的含量低时,点燃煤尘云困难,当氧含量低于17%时,煤尘就不再爆炸。煤尘的爆炸压力也随空气中含氧的多少而不同。含氧高,爆炸压力高;含氧低,爆炸压力低。
6.引爆热源
点燃煤尘云造成煤尘爆炸,就必须有一个达到或超过最低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高,能量越大,越容易点燃尘云。而且爆尘初爆的强度也越大;反之温度越低,能量越小,越难以点燃煤尘云,且即使引起爆炸,初始爆炸的强度也越小。
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