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一、煤塵爆炸的機理及特征

1．煤塵爆炸的機理

煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空乞中氧氣與煤塵急劇氧氣的反應過程，是一種非常復雜的鏈式反應，一般認為其爆炸機理及過程如下：

（1）煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態存在時，總表面積顯著增加，吸氧和被氧人化的能力大大增可，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開；

（2）當溫度達到300~400℃時，煤的干餾現象急劇增強，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其他碳氫化合物；

（3）形成的可燃氣體與空氣混合的高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼，即活化中心，當活化中心的能量達到一定程度后，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，發生了塵粒的閃燃；

（4）閃燃所形成的熱量的傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，導致燃過程急劇地循環進生，當燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉變為爆炸。

2．煤塵爆炸的特征

（1）形成高溫、高壓、沖擊波  煤塵爆炸火焰溫度為1600~1900℃，爆源的溫度達到2000℃以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。

在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736KPa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續爆炸時，后一欠爆炸的理論壓力將是前一次的5~7倍。煤塵爆炸產生的火焰速度可達1120m/s，沖擊波速度為2340m/s。

（2）煤塵爆炸具有連續性  由于煤塵爆炸具有很高的沖擊波速，能將巷道中落塵揚起，甚至使煤體破碎形成新的煤塵，導致新的爆炸，有時可如此反復多次，形成連續爆炸，這是煤塵爆炸的重要特征。

（3）煤塵爆炸的感應期  煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定于煤的揮發分含量，一般為40%~280ms，揮發分越高，感應期越短。

（4）揮發分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時，參與反應的揮發分約占煤塵揮分含量的40%~70%，致使煤塵揮發分減少，根據這一特征，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。對于氣煤、肥煤、焦煤等粘結性煤的煤塵，一旦發生爆炸，一部分煤塵會被焦化，粘結在一起，沉積于支架的巷道壁上，形成煤塵爆炸所特有的產物——焦炭皮渣或粘塊，統稱“粘焦”“粘焦”也是判斷井下發生爆炸事故時是否有煤塵參與的重要標志。

（5）產生大量的CO  煤塵爆炸時產生的CO，在災區氣體中濃度可達2%~3%，甚至高達到8%左右，爆炸事故中受害者的大多數（70%~80%）是由于CO中毒造成的