瓦斯爆炸特性及其防治技術(shù)現(xiàn)狀分析

1瓦斯爆炸機(jī)理：

礦井瓦斯的主要可燃成分為甲烷。瓦斯爆炸主要是甲烷和空氣在外部熱源作用下發(fā)生的一種劇烈的、快速的化學(xué)反應(yīng)。因此瓦斯爆炸的反應(yīng)方程可以簡(jiǎn)單的表示如下:

CH 4 + 2(O 2 + 3. 76N 2?→ CO 2 + 2H 2 O + 7. 52N 2 ?(1)

實(shí)際上瓦斯爆炸反應(yīng)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，式(1)只是反應(yīng)的最終結(jié)果，并不能準(zhǔn)確的反映瓦斯爆炸過(guò)程中詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征，同時(shí)也不能揭示瓦斯爆炸過(guò)程中組分場(chǎng)和溫度場(chǎng)變化的爆炸特征參數(shù)。采用盡可能詳細(xì)的、包含多種物質(zhì)的、多個(gè)反應(yīng)步的詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理對(duì)瓦斯爆炸過(guò)程進(jìn)行描述?，F(xiàn)今，對(duì)于甲烷燃料認(rèn)可度較高的反應(yīng)機(jī)理為 GＲI Mech 3. 0，其包含 53 種組分、325 個(gè)基元反應(yīng)，詳盡的化學(xué)反應(yīng)步驟有助于更加清楚的認(rèn)識(shí)瓦斯爆炸過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征。

2瓦斯爆炸條件

瓦斯爆炸的發(fā)生有三個(gè)必備的基本條件：一是瓦斯?jié)舛龋话銥?/span>5～16 %；二是氧氣濃度，一般不低于12 %；三是有足夠的點(diǎn)火能量。

1）瓦斯?jié)舛?/span>

根據(jù)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論，一定濃度的瓦斯吸收足夠的熱能后，會(huì)分解出大量的活化中心，完成整個(gè)氧化反應(yīng)過(guò)程，放出一定的能量。只有瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸下限，瓦斯才會(huì)發(fā)生爆炸。

2）氧氣濃度

當(dāng)氧氣濃度降低時(shí)，甲烷爆炸下限會(huì)慢慢升高，當(dāng)氧氣濃度降低到12％時(shí)，甲烷混合氣體失去爆炸性。

3）足夠能量的點(diǎn)火源

引發(fā)瓦斯爆炸的點(diǎn)火源需要滿足的條件是溫度不低于650℃、能量大于0.28MJ且持續(xù)時(shí)間大于爆炸感應(yīng)期。

3瓦斯爆炸防治措施

礦井瓦斯爆炸的防治原則主要包括3個(gè)方面：防止瓦斯超限和積聚，防止瓦斯引燃以及防止瓦斯爆炸事故進(jìn)一步擴(kuò)大。從與開(kāi)采的關(guān)系上看，可以分為，采前、采中、采后預(yù)防煤與瓦斯爆炸。