煤矿瓦斯爆炸及防治技术.ppt

瓦斯爆炸机理及防治技术研究
安全技术及工程学科研究生学术讲座之一
主要内容
一、前言
二、我国煤矿安全状况
三、瓦斯爆炸机理及防治技术
四、结束语
一、前言
我国常规能源构成
煤炭资源总量
石油总资源量 940亿吨
煤层气资源量 35万亿立方米
煤炭工业安全生产是我国国民经济可持续发展的根本保证
能源是现代文明的动力,从整个人类文明发展历史长河来看,文明的积累和提升,人类社会的可持续发展,无不以能源利用为基础。
能源工业——基础产业
煤炭工业——支柱产业
安全生产——根本保障
1999年一次能源生产构成
中国近50年能源消费构成预测
二、我国煤矿安全状况
煤矿是我国工矿企业灾害事故的主要来源:-12,工矿企业一次死亡10人的重大事故中,煤矿事故占90%,非煤矿山事故占4%,其他占6%。
煤矿3人以上死亡事故构成(2002):%,%。
事故原因分析:%
近年来死亡人数在6769人- 5670人(1998-2002)
百万吨死亡率5左右,与先进国家差距大。
原因:中国煤层赋存条件复杂,缺乏有效的控制技术措施-重大灾害防治技术基础研究不够。
瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出事故
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家,至今已经发生了1万多次突出事故,最大一次突出煤岩量达12800吨。
,死亡124人
2002年发生的一次死亡10人以上事故中,瓦斯爆炸事故占80%
突破关键科学问题是防治灾害的根本途径
开采技术不断提高
(综采比例57%)
自然条件不断恶化
(深部延拓,三高)
管理水平不断加强
需要解决的关键科学问题之一:
瓦斯煤尘爆炸机理及控制关键技术基础
防治重大动力灾害必须突破关键科学问题
建立煤矿安全生产长效机制的根本保障
重大动力灾害事故不断发生
原因:缺乏有效监测监控措施
瓦斯煤尘爆炸机理及控制关键技术基础
国外:美国、加拿大、荷兰、波兰等建立了瓦斯与粉尘爆炸试验系统,提出了理论计算模型。
国内:中科院力学所、南京理工大学、北京理工大学、重庆煤科分院对爆炸传播规律进行了研究。
中国矿业大学:建立了大型的瓦斯爆炸模拟实验系统,在爆炸波传递规律上取得研究进展。
主要问题:瓦斯爆炸机理及传播规律?瓦斯爆炸加速过程的热动力学规律?传热传质规律?链式反应过程?连续爆炸问题等。
导致后果:瓦斯爆炸事故不能得到有效控制,加重灾害破坏程度并给救灾造成困难。
矿井瓦斯爆炸是一种链式反应,当爆炸混合物吸收一定的能量后,反应物分子的链即行断裂,离解成两个或两个以上的游离基(或叫自由基),这种游离基具有很强的化学活性,成为反应连续进行的活化中心。在适当的条件下,每个游离基又可进一步分解,产生两个或两个以上的游离基,如此循环不已,化学反应也越来越快,最后发展为燃烧或爆炸式的氧化反应(其中的中间过程有20个方程左右)。
CH4+2O2=CO2+2H2O+ ( 1 )
三、瓦斯爆炸机理及防治技术
1、瓦斯爆炸机理及其传播规律
问题:如何切断链式反应,了解中间产物。
热爆炸理论:
在充满混合可燃气体的空间内,当其发生燃烧或爆炸时,将以快速传播的化学反应区域或称为燃烧波的形式传播到整个空间。其燃烧波阵面上的化学反应,可用如下反应式表示:
A+B→C+D+Q (1)
式中 A、B——反应物;
C、D——生成物;
Q——反应热。
图1 能量变化
三、瓦斯爆炸机理及防治技术
1、瓦斯爆炸机理及其传播规律
问题:如何及时排除爆炸过程中产生的热量。