摘要：根據(jù)我國安全管理中頻繁發(fā)生的瓦斯煤塵事故，分析了被動(dòng)防爆中隔爆水棚凸顯的效用，并對隔爆水棚的安裝進(jìn)行探討，以期取得應(yīng)有作用
    關(guān)鍵詞：隔爆水棚  煤體  瓦斯  爆炸
    0 問題的提出
    瓦斯煤塵爆炸事故的防治在我國煤礦安全管理中占主要地位。防治工作包括兩方面:一是進(jìn)行積極的綜合預(yù)防措施,防止瓦斯、煤塵爆炸事故的發(fā)生;二是在預(yù)防措施失效為了把爆炸事故引起的破壞作用控制在小的范圍，我們應(yīng)當(dāng)采取措施控制瓦斯、煤塵爆炸的發(fā)展和傳播,以減小爆炸事故造成的人員傷亡及對井巷、安全設(shè)施的破壞。在煤礦井下不同區(qū)域設(shè)置隔爆棚就是其中的一項(xiàng)重要措施,其中隔爆水棚，隔爆水袋成本低，使用方便，在我國各產(chǎn)煤地區(qū)都得到了不同程度的使用。它對控制瓦斯、煤塵爆炸災(zāi)害起到了一定的作用?；谠谄巾斏狡矫菏V的認(rèn)知實(shí)習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)在井下爆炸事故和瓦斯、煤塵爆炸的中隔爆水棚存在不完全隔爆或不隔爆的情況,因此分析隔爆水棚的隔爆作用及存在的問題,研究探討隔絕瓦斯煤塵爆炸的有效途徑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
    1 隔爆原理
    我國礦井開采強(qiáng)度正在加大,并逐漸凸顯出煤塵爆炸的危險(xiǎn)性。煤是復(fù)雜的固體化合物,在采掘工作面容易形成微細(xì)的煤塵,顯著增加煤塵的總表面積,大大增強(qiáng)了其吸氧和被氧化的能力，在外界高溫?zé)嵩吹淖饔孟?燃燒循環(huán)地繼續(xù)下去。由于燃燒產(chǎn)物的迅速膨脹而在火焰波波陣面前方形成壓縮波,壓縮波在不斷壓縮的介質(zhì)中傳播時(shí),后波可以趕上前波,這些單波疊加使火焰前方氣體的壓力逐漸增高,因而引起了火焰?zhèn)鞑サ淖詣?dòng)加速,當(dāng)火焰速度達(dá)到每秒數(shù)百米以后,煤塵的燃燒便在一定的臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?br />     在大型地下模擬試驗(yàn)巷道中進(jìn)行的瓦斯煤塵爆炸傳播試驗(yàn)中，瓦斯煤塵爆炸壓力和火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律如圖1所示, 在爆炸初期，壓力的波傳播速度小于火焰的傳播速度，火焰在前，壓力波峰在后，隨著爆炸的發(fā)展，壓力波速度迅速增大，超過火焰面?zhèn)鞑ニ俣?，距爆?0米左右時(shí)，壓力波趕上并超過火焰面，隨著距離的增大，壓力波超前火焰面越來越遠(yuǎn)，利用壓力波超前于火焰面，我們研究出了被動(dòng)式隔爆水棚，利用爆炸所產(chǎn)生的壓力擊碎水槽或使水袋脫鉤，使水槽或水袋中的水依靠壓力波形成水霧，當(dāng)隨后的火焰面到來時(shí)，撲滅火焰以防止火焰引爆后面瓦斯或煤塵從而起到隔絕爆炸的效果。從而使煤塵爆炸在爆炸的傳播路線上被隔絕，有效阻止爆炸的傳播。
    2 隔爆水棚的好處分析
    由于巖粉棚上的巖粉容易受潮固結(jié)不容易飛揚(yáng)，且由于巷道浮塵沉降在巖粉上以后，減弱了巖粉的隔爆作用。此外，裝運(yùn)巖粉耗時(shí)耗工，不太劃算，由于這些缺點(diǎn)，近些年來世界主要采煤國家廣泛采用水槽棚隔爆。而水槽棚的工作主體是水，被激起的水能降低煤塵的飛揚(yáng)能力，與粉塵粘附，使粉塵降落。水具有極高的比熱，比巖粉的熱容大五倍，能吸收大量熱量，降低爆炸時(shí)火焰的溫度，同時(shí)在高溫作用下，被汽化后能產(chǎn)生大量的水蒸汽，有效降低了巷道中的氧氣濃度，從而阻止了爆炸的進(jìn)一步發(fā)生。同時(shí)，水槽供水方便，個(gè)煤礦井下均有不同程度的水突出，可以適加利用，從而成本降低。且隔爆水棚容易假設(shè)，不影響電纜和其他管道的鋪設(shè)。在潮濕的巷道環(huán)境下，水不會(huì)像巖粉一樣結(jié)固，能保持自己的特性，即使在干燥環(huán)境中，水容易蒸發(fā)，但只要注意觀察水槽中的水位并即使加水，能很好解決問題。在有些礦井，水供應(yīng)比較困難，我國已經(jīng)研究出MGS型密封式隔爆水袋，能防止水槽中水的蒸發(fā)和煤塵污染。 
       德國在裝有壓力傳感器的水槽模型上試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明作用在水槽蓋上面的是負(fù)壓，此負(fù)壓吸起槽蓋和槽內(nèi)的水；作用在水槽底面的也是負(fù)壓，它竭力把水槽和水拉向底板；作用在正面的是正壓；作用在背面的是負(fù)壓。它們試圖拋出水槽和水。在這些壓力的作用下，水首先被吸出水槽、灑向四方，緊接著正壓將水槽掀翻，水在巷道內(nèi)飛散。從而達(dá)到有效的隔爆作用。
    3 隔爆水棚的安裝
    我國《煤礦安全規(guī)程》第155條規(guī)定：開采有煤塵爆炸危險(xiǎn)煤層的礦井，必須有預(yù)防和隔絕煤塵爆炸的措施。礦井的兩翼、相鄰的采區(qū)、相鄰的煤層、相鄰的采煤工作面間，煤層掘進(jìn)巷道同與其相連的巷道間，煤倉同與其相連通的巷道間，采用獨(dú)立通風(fēng)并有煤塵爆炸危險(xiǎn)的其他地點(diǎn)同與其相連通的巷道間，必須用水棚或巖粉棚隔開。水袋棚主要用于移動(dòng)頻繁的采掘工作面區(qū)段巷道或臨時(shí)巷道內(nèi)。水袋棚的安裝必須按照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
    目前，由于各礦區(qū)所用水袋架子，以及地質(zhì)條件和支護(hù)方式的不同，所用水袋布置方式各有差異。我們應(yīng)該根據(jù)各煤礦的實(shí)際情況決定水槽的布置方式，主要的布置方式分集中式隔爆水棚和分散式隔爆水棚。
    集中式布置方式需要根據(jù)各煤礦的實(shí)際巷道斷面，將水按400L每平方米裝入水槽，將這些水槽橫向布置成一列一列的水槽棚，列與列之間的間距為1.2m到3.0m，最大不能超過3米。水槽棚與頂板距離：在梯形巷道中水槽棚與頂板的距離為0.1m到0.15m，圓形巷道為0.3m到0.5m。水棚槽距離巷道軌道面要大于1.8m。
    分散式布置是在可能發(fā)生爆炸地點(diǎn)的40m到150m的一段巷道內(nèi)分散地布置水槽棚。它的水量根據(jù)布置區(qū)巷道體積計(jì)算，一般水量大于5L每立方米。每隔10m到30m橫向布置一架或兩架棚子，每架棚子懸掛2~3個(gè)水槽。
    目前國外先進(jìn)采煤國家主要采用分散式布置水爆棚，我國主要采用集中式布置。
    4 結(jié)束語
          我們看到隔爆水棚屬于簡便好用又經(jīng)濟(jì)的設(shè)備，也沒有大的維護(hù)工作，但煤礦隔爆水棚屬于被動(dòng)式隔爆裝置,因?yàn)樗墓ぷ髟頉Q定了其隔爆范圍是有限的,隔爆的可靠性能低,很難有效地隔絕瓦斯煤塵爆炸。我們只能適當(dāng)加以利用，作為一個(gè)輔助工具降低煤塵爆炸的破壞，應(yīng)致力于發(fā)展主動(dòng)高效隔爆裝置,同時(shí)應(yīng)充分重視爆炸波的危害和治理技術(shù),實(shí)現(xiàn)把爆炸事故控制在一定的范圍內(nèi)的目標(biāo)。
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