煤矿安全事故屡见于电视与报纸，引起政府与社会的高度重视 煤尘爆炸是煤矿事故类型之一，虽单独发生的情况不多，但却是一种现实的潜在危险。 煤炭是不会爆炸的，但当它变成粉末，并在空气中达到一定浓度时，遇到高温热源就会引起燃烧甚至爆炸，并伴有高温和压力上升的现象。煤尘爆炸时产生的高温高压、强烈冲击波及大节的有害气体，都会对矿井生产和人员安全造成严重的危害。特别是煤伞爆炸产生的冲击波可能将井巷中的沉积煤尘扬起，为爆炸的延续和扩大提供了新的煤尘源，容易造成连续爆炸，其灾害波及范围往往较大，严重时可波及整个矿井。因此，煤尘爆炸的危害比较严霞，必须分析煤尘爆炸产生的条件并采取相应的预防措施，防止煤尘爆炸事故的发生。 一、煤的工业分析指标概述 在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）和固定碳（Fc ）四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。根据分析结果，可以大致了解煤中有机质的含量及发热量的高低，从而初步判断煤的种类、加工利用效果及工业用途，根据工业分析数据还可计算煤的发热量和焦化产品的产率等。煤的工业分析主要用于煤的生产开采和商业部门及用煤的各类用户，如焦化厂、电厂、化工厂……等。 1.煤的水分 煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。 煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。为此，煤矿除在开采设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。 2.煤的灰分 煤的灰分，是指煤完全燃烧后剩下的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧，煤中矿物质（除水分外所有的无机质）在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物，所以确切地说，灰分应称为灰分产率。 3.煤的挥发分 煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。 4.煤的固定碳 煤中去掉水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳。煤的固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标，随变质程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。 固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。 5.煤的硫分 煤中硫分，按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种。有的煤中还有少量的单质硫。硫是煤中有害物质之一。煤作为燃料在燃烧时生成SO2，SO3不仅腐蚀设备，而且污染空气，甚至降酸雨，严重危及植物生长和人的健康。煤用于合成氨制半水煤气时，由于煤气中硫化氢等气体较多不易脱净，易毒化合成催化剂而影响生产。煤用于炼焦，煤中硫会进入焦炭，使钢铁变脆。钢铁中硫含量大于0.07%时就成了废品。为了减少钢铁中的硫，在高炉炼铁时加石灰石，这就降低了高炉的有效容积，而且还增加了排渣量。煤在储运中，煤中硫化铁等含量多时，会因氧化、升温而自燃。煤中硫的测试包括煤的全硫、硫铁矿硫和硫酸盐硫的测试。 6.煤的发热量 煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。 煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度），这里所说的煤的发热量，是指用1.4比重液分选后的浮煤的发热量（或灰分不超过10%的原煤的发热量）。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大，所以，一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。 7.煤中的氮 氮在煤中的存在形式非常复杂，大体可分为有机氮和无机氮两种，用XPS分析发现，前者主要包括毗咯型氮、吡啶型氮和季氮三种，无机氮以NHi 的形式存在于脂肪链中。由于不同煤种的成煤条件不同，氮在煤中的存在形式也不完全相同，即上述几种氮的存在形式在不同煤中的比例也不同．煤热解氧化时，不同存在形式的氮生成不同的氮氧化物的前驱物，其中存在着很复杂的反应机理． 二、产生煤尘爆炸的条件 煤尘爆炸实质上是一个氧化过程。当煤尘颗粒受热时，发生热分解，释放出可燃性气体，可燃性气体与氧气混合引起着火产生热量，同时煤尘颗粒参与燃烧也放出热量，而这些热量又传递给邻近的煤尘颗粒，使这些煤尘粒子受热。当反应放出的热量大于损失的热量时，这种反应可自维持，周而复始最终达到跳跃性阶段，导致发生爆炸。不难看出，煤尘爆炸必须具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘在空气中呈悬浮状态而且要有一定的浓度；存住能点燃煤尘的引火热源。 1.煤尘本身具有爆炸性 从煤尘的爆炸性的角度来看，可把煤尘分为有爆炸危险性和无爆炸危险性两种，而煤尘本身只有爆炸性是煤审爆炸的首要条件。一般来说，煤的炭化程度越低，挥发分越高，煤尘的爆炸性就越强。根据鉴定，我国绝人多数矿井均有煤尘爆炸危险性。因此，对煤尘加强管理，防止煤尘爆炸事故的发生具有普遍的意义。 2.煤尘在空气中呈悬浮状态而且要有一定的浓度 空气中悬浮的煤尘浓度只有达到一定浓度范围时才能够发牛煤尘爆炸，此浓度范围称为煤尘爆炸浓度。煤尘爆炸浓度以能够引起煤尘爆炸的最低与最高浓度来界定，即煤尘爆炸的下限和上限浓度。低丁下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。根据试验， 我国煤尘爆炸下限浓度是褐煤为45g／m3～55g／m3，烟煤为ll0g／m3～335g／m3，上限浓度一般为1500g／m3～2000g／m3。 3.存在能点燃煤尘的引火热源 煤尘爆炸的引燃温度一般在700℃～800℃以上，这种温度井下各种作业点是容易发生的，温度越高越容易引发爆炸。机械摩擦、碰撞产生的火花也是井下煤尘爆炸的常见原因。 三、煤尘爆炸的连续性 悬浮在空气中的煤尘遇到高温后迅速被干馏而产生可燃气体（1kg煤尘能放出200～300L），可燃气体与空气混合而燃烧。煤尘燃烧放出的大量热量，传给附近悬浮下空气中的煤尘，使燃烧循环地进行下去，以至形成爆炸。而煤尘爆炸产生的强烈冲击波为爆炸的延续与扩大提供了新的煤尘源，容易造成连续爆炸，其灾害波及范围往往较大，严重时可波及整个矿井。 四、结语 煤尘爆炸是煤矿牛产中的主要灾害之一，危害性很大。对人员的人身安全造成严重的威胁，对煤矿的生产破坏力极强，应予以高度重视。我们只有在掌握煤尘爆炸的条件才能找出相应的防爆对策，在煤矿生产过程中，切实遵守《煤矿安全规程》的规定，尽可能避免煤尘爆炸事故的发生。 参考文献 [1]李文民．煤尘爆炸的特征及控制初探[J]．山西煤炭，2005，25（3）：6～8． [2]安泉．煤尘爆炸防治[J]．煤矿安全，1998，3：48． [3]孙孟杰，卢双菊，焦安金，等．浅谈煤尘爆炸及预防[J]．山东煤炭科技，2000年增刊：157～158．
煤矿安全事故屡见于电视与报纸，引起政府与社会的高度重视 煤尘爆炸是煤矿事故类型之一，虽单独发生的情况不多，但却是一种现实的潜在危险。 煤炭是不会爆炸的，但当它变成粉末，并在空气中达到一定浓度时，遇到高温热源就会引起燃烧甚至爆炸，并伴有高温和压力上升的现象。煤尘爆炸时产生的高温高压、强烈冲击波及大节的有害气体，都会对矿井生产和人员安全造成严重的危害。特别是煤伞爆炸产生的冲击波可能将井巷中的沉积煤尘扬起，为爆炸的延续和扩大提供了新的煤尘源，容易造成连续爆炸，其灾害波及范围往往较大，严重时可波及整个矿井。因此，煤尘爆炸的危害比较严霞，必须分析煤尘爆炸产生的条件并采取相应的预防措施，防止煤尘爆炸事故的发生。 一、煤的工业分析指标概述 在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）和固定碳（Fc ）四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。根据分析结果，可以大致了解煤中有机质的含量及发热量的高低，从而初步判断煤的种类、加工利用效果及工业用途，根据工业分析数据还可计算煤的发热量和焦化产品的产率等。煤的工业分析主要用于煤的生产开采和商业部门及用煤的各类用户，如焦化厂、电厂、化工厂……等。 1.煤的水分 煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助指标。煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。 煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。为此，煤矿除在开采设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。 2.煤的灰分 煤的灰分，是指煤完全燃烧后剩下的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧，煤中矿物质（除水分外所有的无机质）在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物，所以确切地说，灰分应称为灰分产率。 3.煤的挥发分 煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。 4.煤的固定碳 煤中去掉水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳。煤的固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标，随变质程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。 固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。 5.煤的硫分 煤中硫分，按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种。有的煤中还有少量的单质硫。硫是煤中有害物质之一。煤作为燃料在燃烧时生成SO2，SO3不仅腐蚀设备，而且污染空气，甚至降酸雨，严重危及植物生长和人的健康。煤用于合成氨制半水煤气时，由于煤气中硫化氢等气体较多不易脱净，易毒化合成催化剂而影响生产。煤用于炼焦，煤中硫会进入焦炭，使钢铁变脆。钢铁中硫含量大于0.07%时就成了废品。为了减少钢铁中的硫，在高炉炼铁时加石灰石，这就降低了高炉的有效容积，而且还增加了排渣量。煤在储运中，煤中硫化铁等含量多时，会因氧化、升温而自燃。煤中硫的测试包括煤的全硫、硫铁矿硫和硫酸盐硫的测试。 6.煤的发热量 煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。 煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度），这里所说的煤的发热量，是指用1.4比重液分选后的浮煤的发热量（或灰分不超过10%的原煤的发热量）。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大，所以，一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。 7.煤中的氮 氮在煤中的存在形式非常复杂，大体可分为有机氮和无机氮两种，用XPS分析发现，前者主要包括毗咯型氮、吡啶型氮和季氮三种，无机氮以NHi 的形式存在于脂肪链中。由于不同煤种的成煤条件不同，氮在煤中的存在形式也不完全相同，即上述几种氮的存在形式在不同煤中的比例也不同．煤热解氧化时，不同存在形式的氮生成不同的氮氧化物的前驱物，其中存在着很复杂的反应机理． 二、产生煤尘爆炸的条件 煤尘爆炸实质上是一个氧化过程。当煤尘颗粒受热时，发生热分解，释放出可燃性气体，可燃性气体与氧气混合引起着火产生热量，同时煤尘颗粒参与燃烧也放出热量，而这些热量又传递给邻近的煤尘颗粒，使这些煤尘粒子受热。当反应放出的热量大于损失的热量时，这种反应可自维持，周而复始最终达到跳跃性阶段，导致发生爆炸。不难看出，煤尘爆炸必须具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘在空气中呈悬浮状态而且要有一定的浓度；存住能点燃煤尘的引火热源。 1.煤尘本身具有爆炸性 从煤尘的爆炸性的角度来看，可把煤尘分为有爆炸危险性和无爆炸危险性两种，而煤尘本身只有爆炸性是煤审爆炸的首要条件。一般来说，煤的炭化程度越低，挥发分越高，煤尘的爆炸性就越强。根据鉴定，我国绝人多数矿井均有煤尘爆炸危险性。因此，对煤尘加强管理，防止煤尘爆炸事故的发生具有普遍的意义。 2.煤尘在空气中呈悬浮状态而且要有一定的浓度 空气中悬浮的煤尘浓度只有达到一定浓度范围时才能够发牛煤尘爆炸，此浓度范围称为煤尘爆炸浓度。煤尘爆炸浓度以能够引起煤尘爆炸的最低与最高浓度来界定，即煤尘爆炸的下限和上限浓度。低丁下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。根据试验， 我国煤尘爆炸下限浓度是褐煤为45g／m3～55g／m3，烟煤为ll0g／m3～335g／m3，上限浓度一般为1500g／m3～2000g／m3。 3.存在能点燃煤尘的引火热源 煤尘爆炸的引燃温度一般在700℃～800℃以上，这种温度井下各种作业点是容易发生的，温度越高越容易引发爆炸。机械摩擦、碰撞产生的火花也是井下煤尘爆炸的常见原因。 三、煤尘爆炸的连续性 悬浮在空气中的煤尘遇到高温后迅速被干馏而产生可燃气体（1kg煤尘能放出200～300L），可燃气体与空气混合而燃烧。煤尘燃烧放出的大量热量，传给附近悬浮下空气中的煤尘，使燃烧循环地进行下去，以至形成爆炸。而煤尘爆炸产生的强烈冲击波为爆炸的延续与扩大提供了新的煤尘源，容易造成连续爆炸，其灾害波及范围往往较大，严重时可波及整个矿井。 四、结语 煤尘爆炸是煤矿牛产中的主要灾害之一，危害性很大。对人员的人身安全造成严重的威胁，对煤矿的生产破坏力极强，应予以高度重视。我们只有在掌握煤尘爆炸的条件才能找出相应的防爆对策，在煤矿生产过程中，切实遵守《煤矿安全规程》的规定，尽可能避免煤尘爆炸事故的发生。 参考文献 [1]李文民．煤尘爆炸的特征及控制初探[J]．山西煤炭，2005，25（3）：6～8． [2]安泉．煤尘爆炸防治[J]．煤矿安全，1998，3：48． [3]孙孟杰，卢双菊，焦安金，等．浅谈煤尘爆炸及预防[J]．山东煤炭科技，2000年增刊：157～158．