一  煤塵爆炸需要哪些條件

　　煤塵爆炸是煤礦主要自然災害之一。同時具備以下三個條件就可以發生煤塵爆炸：

　　①煤塵本身具有爆炸性。煤塵是否具有爆炸性，應當在井下采取煤樣，送國家規定的鑒定單位進行煤塵爆炸性鑒定后確定。一般說來，無煙煤除個別情況外大多無爆炸性，而其它各類煤炭均屬爆炸性煤塵。煤的碳化程度越低，揮發分產率越高，煤塵的爆炸性就越強。據爆炸性鑒定結果統計，我國90％以上的煤礦均有煤塵爆炸危險。煤塵發生爆炸時，粒徑為1毫米及更小釣煤塵顆粒都能參與爆炸，但爆炸的主體是粒徑小于0．075毫米的煤塵。

　　②浮游煤塵具有一定的濃度。煤塵能夠發生爆炸的最低或最高濃度叫做爆炸的下限或上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會發生爆炸。不同種類的煤炭和不同的試驗條件所得到的爆炸上下限濃度是不相同的，但一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30～50克／立方米，上限濃度為1000—2000克／立方米，其中爆炸力最強的濃度為300～400克／立方米。井下空氣中如果有瓦斯和煤塵同時存在，可以相互降低兩者的爆炸下限，從而增加瓦斯煤塵爆炸的危險性。瓦斯濃度達到3．5％時，煤塵濃度只要達到6．1克／立方米就可以發生爆炸。

　　③具有點燃引爆煤塵的高溫熱源。煤塵爆炸的引爆溫度一般為650—990°C，這種溫度在井下各種作業地點是容易產生的。溫度越高越容易引爆。空氣中含氧量降低，則引爆溫度升高，含氧量低于17％時，煤塵就不會爆炸。

 

　　二  煤塵爆炸的過程和特點

　　具有爆炸性的煤塵遇到火源時，火源周圍煤塵迅速氣化放出可燃性氣體，這些氣體與空氣混合被點燃，燃燒的熱量傳遞給附近的煤塵又使它們受熱氣化和燃燒，這種煤塵氣化燃燒不斷循環擴展開來，傳播速度越來越快，最終使煤塵的燃燒轉變為爆炸。在發生爆炸的地點，空氣受熱膨脹，空氣密度變稀薄，在一個極短時間內形成負壓區，外部空氣在氣壓差的作用下向爆炸地點反流沖擊，帶來新鮮空氣，這時爆炸地點如還有煤塵、瓦斯和火源，可能連續發生第二次爆炸，造成更大災害。

　　煤塵爆炸可放出大量熱能，爆炸火焰溫度高達1600～1900℃，使人員和設備受到嚴重損害。煤塵爆炸時，爆源10～30米內的破壞程度較輕。在爆炸區內，離爆源越遠，爆炸壓力越高，爆炸破壞力越強。經實測的煤塵爆炸壓力可達1925兆帕(相當于19個大氣壓)。在煤塵爆炸中，火焰的傳播速度和爆炸沖擊波速度越傳越快，而沖擊波越來越超前于火焰的傳播。這樣，巷道中的沉積煤塵先被沖擊波揚起，爾后隨即被火焰點燃爆炸，使爆炸不斷向遠處蔓延。經實測火焰傳播速度為610～1800米／秒，而沖擊波最高速度據計算可達2340米／秒。煤塵爆炸氣體中有大量的二氧化碳和一氧化碳，災區空氣中一氧化碳含量可高達2％～3％，這是造成人員死亡的主要原因。結焦性的煤塵發生強爆炸時，有部分煤塵被焦化而形成焦炭皮渣或粘塊附著于支柱的背風側，而迎風側有燒痕；在弱爆炸時，皮渣與粘塊在支柱的迎風側。

 

　　三  引起煤塵爆炸的原因

　　我國大多數煤礦屬于具有煤塵爆炸危險的礦井。在礦井生產過程中，有不少作業時間和地點可能產生高濃度浮游煤塵達到煤塵爆炸的濃度下限。如在煤層中放炮時及放炮后的短時間內，煤炭受劇烈破碎并將附近的沉積煤塵揚起，迅速使懸浮的煤塵達到爆炸下限濃度；在煤倉及溜煤眼上下口、在井下翻車機等運煤容器集中卸載地點以及綜采放頂煤的放煤口附近常有可能被引爆的浮游煤塵。特別是礦井巷道中普遍有大量連續沉積的落塵，這些煤塵如果重新飛揚在空氣中就可迅速達到爆炸下限的濃度，這是許多局部性事故迅速擴大成為區域性乃至全礦性特大惡性事故的主要原因。礦井可以引起煤塵爆炸的火源是經常可能發生的，如放炮火源、電氣火花、碰撞火花或局部的火災或沼氣爆炸等。

　　引爆煤塵的直接原因常見的有以下幾種：①使用不符合安全要求的炸藥在煤層中放炮，放炮火焰把爆破后揚起的煤塵引爆；②不適當地使用毫秒雷管或在煤層中使用段發雷管，使后起爆的爆破火焰點燃先起爆形成的高濃度煤塵和沼氣；③違章放炮，如不掏炮眼煤粉、不裝炮泥和水炮泥、用可燃物代替炮泥、放炮前不灑水沖塵等，使放炮出現明火；④在煤層中放連珠炮，用多根導線或多臺發爆器連續放炮；⑤在有煤塵沉積的地點放明炮或放炮處理堵倉；⑥翻車機附近的電氣火花引爆集中卸載的飛揚煤塵；⑦斜井跑車碰撞火花點燃飛揚煤塵；⑧局部火災或瓦斯爆炸引爆被吹揚起來的沉積煤塵。

 

　　四　 煤塵爆炸事故實例

　　人們雖然已經掌握了煤塵爆炸的條件和引起爆炸的原因等知識，但是在煤礦生產中仍然有人對煤塵爆炸的危險性認識不足，沼氣超限時警惕性較高，而煤塵濃度很高、沉積煤塵很多時卻不那么重視。實際生產過程中，煤塵爆炸的事故時有發生，且危害極大。國內外一些較大的煤塵爆炸事故實例：

　　①遠在1906年法國古利耶爾煤礦由于藥包爆炸引燃附近飛揚起來的煤塵并發生爆炸，爾后又因井巷中沉積煤塵不斷被沖擊波吹起而傳播了爆炸，迅速使事故擴展到全礦，蔓延井巷長度100公里，死亡1099人。事故后經過兩年才恢復生產。

　　②1942年我國本溪煤礦發生歷史上最大的煤塵爆炸。事故前由于井下停電而引起瓦斯積聚，恢復供電時，電氣火花引起積聚瓦斯爆炸后又引燃了被揚起的井巷沉積煤塵，發生全井規模的煤塵爆炸，1549人死亡，傷殘246人。

　　③1963年日本三池煤礦發生跑車事故，井筒內沉積煤塵被揚起，由礦車和軌道的高速摩擦熱點燃爆炸，死傷1290人。

　　④1960年山西大同局老白洞煤礦在井底車場14號井翻籠附近，由架線式機車產生的電火花將周圍高濃度的浮游煤塵點燃爆炸，死亡684人，系建國以來最大的煤塵爆炸事故。

　　⑤1968年至1969年在山東新汶局連續發生兩次特大煤塵爆炸事故。該局華豐礦在煤巷掘進中第一茬炮揚起煤塵，第二茬炮殘藥著火引爆煤塵，死亡108人，傷64人；該局潘西礦由于風量不足，電機車產生電火花引爆積聚的煤塵，死亡115人。

 

　　我國國有重點煤礦657處礦井中，有煤塵爆炸危險礦井567處，約占88％。在地方國有年產3萬噸以上煤礦中也有700處礦井具有煤塵爆炸的危險，而礦井瓦斯和煤塵爆炸常常伴隨發生，更增加了煤塵爆炸的危險性。據1983年至1994年的統計，全國重點和地方煤礦中，僅一次死亡3人以上的瓦斯煤塵爆炸事故發生690起，平均每月發生5起以上，其中一次死亡10人以上的特大事故121起，平均每月發生一起。