1． 煤塵與瓦斯的異同點

大多數煤塵在一定條件下都能引燃，并能發(fā)生猛烈破壞，在爆炸中，其燃燒與爆炸性，在許多方面與爆炸瓦斯相同：

（1） 煤塵與瓦斯一樣，它在空氣中的濃度也有燃燒爆炸的低限度與高限度。

（2） 從爆炸時的溫度看，煤塵與爆炸性瓦斯也常相似，瓦斯爆炸溫度可達攝氏2150—2650度，煤塵爆炸溫度可達攝氏2300—2500度。

（3） 爆炸瓦斯引燃溫度為攝氏650—750度，細的與干燥的煤粉的引燃溫度為攝氏700—800度，一般說來，一切可以引燃爆炸瓦斯的高溫熱源，都可以引燃煤塵的塵云。

但是，煤塵與爆炸瓦斯也有許多不同點：

（1）在瓦斯爆炸時幾乎全部生成二氧化碳，而煤塵爆炸時則總是生產大量的一氧化碳。

（2）瓦斯從煤層或巖幫內放散出來以后，就全部與巷道內的空氣混合在一起；而煤層內部產生的，飛揚在巷道空氣內的煤塵，其主要部分卻是沉落在巷道兩幫和底板上，只有當這些煤塵揚到空氣內的時候，才能造成爆炸性塵云。

（3）巷道空氣內的瓦斯含量，即使比瓦斯爆炸的最低限度小幾倍，通過儀器也能發(fā)現，可是巷道內的煤塵量即使已達到危險程度，往往也是很難發(fā)現的。如空氣含有煤塵112/克立方米（能完全燃燒，最猛烈的爆炸含量），分布降落在斷面為2×2平方米的巷道兩幫及頂底板上，其厚度不超過十分之一毫米，如不注意檢查，是不容易發(fā)覺的。

（4） 爆炸瓦斯無論在任何地點，它的引燃性與爆炸性都是大致相同的，而煤塵引燃性的伸縮范圍卻很大；有的煤塵事實上不會引燃，有的煤塵則引燃性與爆炸性都不亞于爆炸瓦斯。煤塵的引燃與爆炸性，與其粒度粗細，含有可燃性物質多少，以及灰分、水分等因素是有很大關系的。

從上述情況可知，煤塵的危險性并不亞于爆炸瓦斯，所以要十分重視煤塵的爆炸。

2． 煤塵爆炸的規(guī)律及決定煤塵爆炸因素

具有一定的細度的揮發(fā)份和可燃物質所占比例超過10%的煤塵，在空氣中的含量達到一定限度，遇有火源，就能發(fā)生爆炸；這是煤塵爆炸的一般規(guī)律，具體說，有以下四種因素：

（1） 煤塵的粒度。塵粒越細，爆炸的危險性越大。從最微細的塵粒到直徑為毫米的塵粒為止，都能參加煤塵的爆炸。但是爆炸的主體是能夠通過80號篩網的塵粒（直徑小毫米）。這樣的塵粒，用手指搓揉是感覺不出來的，只有在積層較厚的一層時，才有一種鵝絨似的感覺。這樣的塵粒，在煤層中的百分比越大，煤層的爆炸性就越大。實驗證明，煤層中含有10%的小于1/15毫米的塵粒和90%的1/10-3/4毫米的塵粒，只要在一公斤煤塵中加入大約1.2公斤的非可燃性巖粉，煤塵即不再爆炸；如果煤塵中全部都小于1/10-1/15毫米的塵粒，則須加入大約3.5公斤的非燃性巖粉，才使其不再爆炸。

（2） 煤塵的成分。煤塵的爆炸性與它們含有可燃揮發(fā)份的多少有很大關系，所含的可燃揮發(fā)份越多，爆炸的危險性越大。煤塵的揮發(fā)份指數（即爆炸指數）可按下列公式算出：

經過比次的化學試驗及平洞試驗證明，揮發(fā)份指數小于10%（貧煤與無煙煤），即可認為是實際上不爆炸的灰塵；指數在10~15%的范圍內，即可認為是爆炸性較弱的煤塵；指數大于15%，則為爆炸性大的煤塵，而指數越大爆炸性越強。

（3） 巷道內的煤塵量。一般沉落在巷道內的煤塵量達到100—120克/立方米，在一定程度，一定揮發(fā)份指數的條件下，才有爆炸的危險。但在煤塵細度為80%能通過80號篩網，揮發(fā)份指數為30%、含量為80克/立方米的情況下，也曾發(fā)生過爆炸。假如煤塵是更細的（有75—100%能通過80號篩網）其揮發(fā)份指數在30%以上，而且又是飛揚在空氣中的，則其含量為30克/立方米，或者更少時，也會發(fā)生爆炸。

（4） 爆炸瓦斯的含量。只要空氣中含有爆炸瓦斯，煤塵爆炸的危險性就會大大增加。有時空氣中所含的爆炸瓦斯雖然不大（1—2克）可是它所造成的危險性并不小，這主要是因為它可降低煤塵的爆炸限度，增加煤塵爆炸的危險性，在煤塵含量上增加1%的瓦斯，相當于增加12克/立方米的煤塵。例如，某種煤塵的塵云在空氣中沒有爆炸瓦斯時，含量達到 40克/立方米，遇火才能開始引燃爆炸；而空氣中含有2%的沼氣時，只要含量達到16克/立方米，就可發(fā)生燃燒爆炸。

此外，煤塵的分布，巷道的斷面的變化和濕度等，對煤塵爆炸也有一定的影響。如煤塵集存在棚頂的較集存在底板和兩幫上的危險性大。這些也是應予注意的。

3． 煤塵爆炸的主要特性

（1） 煤塵爆炸所造成的壓力和熱力，并不亞于瓦斯爆炸，有時還會大大地超過瓦斯爆炸。但在另一種情況下，它又只表現在爆炸形式的燃燒，火焰在煤塵塵云中的擴大蔓延程度比較慢，而成為一種“平衡火焰”。

（2） 煤塵爆炸的蔓延速度和壓力，會隨著遠離火源而加大。試驗中得出的結果是，距離引燃點50米處的傳播速度為20—50米/秒，距離火源較近的地點壓力約為1.5公斤/平方厘米，距離火源較遠地點（150—200米）壓力約為5—10公斤/厘米²，甚至可達30—40公斤/平方厘米。

（3） 井下煤塵爆炸，遇到巷道曲折和斷面不一致而受到阻礙時，會立即轉為劇烈的爆炸。經試驗證明，只要在平巷加上一個15×15厘米的角鐵或用其做成的鐵環(huán)，爆炸壓力就能提高8—10倍，爆炸速度就能提高2—3倍。

煤塵爆炸還會產生大量的一氧化碳。爆炸后一氧化碳的含量，一般的可達到5—6%，有時還會更多些，礦井煤塵爆炸事故中的遇難者，有70—80%是由于這種氣體中毒造成的。

4． 防止煤塵爆炸的主要方法

防止煤塵爆炸，在理論上最主要和最有效的方法是以新鮮風流將煤塵沖淡，并將不清潔的空氣排出井外。但是，實際上這種方法是不能達到預想效果的。因為風流對煤塵能起干燥的作用，能助使煤塵在空氣中飛揚，強力的風流能使煤塵傳播平常所不能達到的處所。此外，要用風流來清除懸浮的煤塵，必須有6—8米/秒以上的風速，而這樣的風速在工作面是絕不允許的，清除礦井中的煤塵，可以用小心打掃的辦法，但在礦井中有很多地點是無法掃清的，而且有些地方清掃之后又會不斷地沉落下來。因此，防止煤塵爆炸不能簡單地采取一種方法，而要根據它的爆炸規(guī)律，采取下列綜合措施：

（1） 防止煤塵產生及飛揚的措施：

第一， 采用水采，水運是防止煤塵產生的最根本方法，也是防止電溜子事故，簡化采煤程序提高產量及勞動生產率的最有效的措施，應該積極地創(chuàng)造條件，予以推行。

第二， 在沒有條件實行水采、水運的地方，可以采用以下幾種方法來防止煤塵產生和飛揚：①在割煤機的截盤上裝置灑水設備，在割煤時往割槽灑水，以濕潤煤粉、防止飛揚。②利用頓巴斯康拜因的灑水設備，在割煤，粉碎和向運輸機裝煤時濕潤煤。③用噴霧器在回采工作面的煤壁表面灑水，特別注意在溜煤眼，溜子頭及采煤、運煤、卸煤容易發(fā)生煤塵飛揚地點灑水。這樣不僅可以濕潤煤粉，防止煤塵飛揚，而且可以用噴散出來的細小水滴減少懸浮在空氣中的煤塵。④用5—30個大氣壓的壓力向鉆孔內壓水，使水沿著煤體的縫隙及成層面透入，潤濕煤層。

采用灑水方法能使井下空氣中煤塵量減少90%以上，但如執(zhí)行得不認真，則不能收到降低煤塵含量，防止煤塵爆炸的效果，反而會給生產帶來很多不利，如增加工作面的潮濕，增高煤的水分，造成采煤及運輸中的其他困難等。為了有效地防止煤塵的產生、飛揚和節(jié)約用水，除了認真執(zhí)行灑水的各項規(guī)定外，最好能在水中添入1—1.5%的特種濕潤劑（石腦油、糖漿，汽油的油渣等）加入這些濕潤劑的好處是：空氣中的煤塵量可比用清水灑水平均減少50%，可節(jié)約用水量30%。

除了上述辦法防止煤塵的產生和飛揚外，還應采取以下措施：①嚴格遵守安全規(guī)程的規(guī)定。在積有大量煤塵的地點，每月至少要用水沖洗一次，或用水噴濕后掃除一次。主要運輸巷道和通風巷道，每六個月至少要進行一次刷漿，并要經常檢查煤塵沉積情況，發(fā)現煤塵沉積，要立即沖水清掃，以防沉積在巷道內的煤塵再飛揚起來造成爆炸危險。②禁止從裝有箕斗提升的主井井筒內裝有皮帶運輸機的斜井井筒內通風；③用風鎬落煤時，要按劈裂面進行采煤。這樣可以采下大塊、減少碎煤；④禁止使用溜煤眼通風，并嚴格防止其漏風。堵塞在溜煤眼內的煤塊，禁止用放炮的方法崩落。⑤加強煤車維護檢修、裝車不要過量，盡量減少煤車沿途漏煤。

（2） 預防煤塵燃燒的措施為了預防煤塵燃燒爆炸。除了應該實行以上所說的防止煤塵產生和飛揚的措施，并按照安全規(guī)程的規(guī)定，從使用防爆設備、安全炸藥、禁止吸煙和產生明火等方面嚴格防止火源以外，還必須嚴格按照安全規(guī)程的規(guī)定，認真采取撒布巖粉的辦法，以便增加煤塵的灰分，消除它的爆炸性能。撒布巖粉后，巖粉和煤粉混合物中的不燃物的最低含量，應該根據煤塵爆炸性試驗確定：在無瓦斯礦井中不得低于60%；在瓦斯礦井中不得低于75%。此外，為了防止放炮時引出煤塵爆炸，在有瓦斯或有煤塵危險的煤層放炮時，每個炮眼口的外部，都要設置巖粉板。巖粉板上的巖粉量，要根據炮眼裝置藥量計算：每200克炸藥要有1.5公斤巖粉；裝藥量不夠200克時，巖粉也不得少于1.5公斤。在有幾個自由面的工作面放炮時，每個炮眼口上要撒布3公斤以上的巖粉。在掘進工作面放炮前，掘進工作面及其附近20米的巷道內部要撒布巖粉。在有煤塵爆炸危險的礦井，裝藥前和放炮前，放炮員要檢查工作面和工作面附近20米的巷道內是否已經撒布巖粉，如果沒有，不能裝藥放炮。

（3） 限制煤塵爆炸擴大范圍的措施：限制煤層爆炸擴大范圍的最重要的措施是布置巖粉地帶和設置巖粉棚。巖粉地帶就是在運輸和通風巷道一定的長度以內撒布巖粉。上山風眼、小平巷和進行放炮以及有電氣設備的一切地點，都要撒布巖粉。如果礦井是采幾個煤層的，即使其中有一個煤塵危險，所有與危險煤層連接的巷道都要撒布巖粉。撒布巖粉的長度不應小于300米。并且要在連接兩個煤層的巷道中設置巖粉棚。

巖粉棚是阻礙煤塵爆炸擴大范圍的有效措施，其作用等于一個集中的撒布巖粉地帶。方法是：在巷道棚子上橫向設置一些托有巖粉的平行的平板，平板距巷道軸面的高度不應小于1.8米；寬度不得小于250毫米，也不得大于500毫米。巖粉板應該一個接一個地設置，間隔要等于巖粉板本身的寬度。這樣萬一發(fā)生煤塵爆炸時，走在火焰前面的爆炸氣浪沖翻巖粉棚，巖粉即呈懸浮狀態(tài)并呈濃霧，爆炸火焰遇到濃霧般的巖粉就會被冷卻以至熄滅。

巖粉棚應該設置在距離可能發(fā)生煤塵爆炸地點（掘進工作面，平巷、回采工作面、裝車地點等）不小于60米和不大于300米的干燥（沒有滴水）地點。巖粉棚應該在煤塵和瓦斯爆炸時容易被爆炸氣浪沖翻，而在放炮和井下運輸引起的震動下則具有足夠的穩(wěn)定性。為此，必須采取梯形支座，不許用鐵絲懸持巖粉板，或將其設在板皮和半園木上。各巷道中的巖粉棚上的巖粉貯量，必須依照巷道的凈斷面積計算，在主要巷道中應該不少于每平方米400公斤，在其它巷道中應該不少于每平方米200公斤，應該利用巖粉棚隔開井田的兩翼、隔開一翼的相鄰相采區(qū)，以及個別煤層和個別掘進工作面。根據隔開的需要，巖粉棚應該設置在一個工作面或一組工作面的入風和回風道中。為了保證巖粉棚的效用，通風人員每晝夜應該進行一次檢查，如發(fā)現巖粉受潮變硬或表面復蓋煤塵過多時，要立即更換：如果發(fā)現巖粉量減少時，要立即補充到規(guī)定數量。同時，巖粉棚上的巖粉，每月至少要進行一次可燃物質的