煤尘爆炸
1.煤尘爆炸的原因
煤是可燃物质，煤被粉碎成细小颗粒后，增大了表面积。它悬浮在井下巷道的空气中，扩大了与氧的接触面积，加快了氧化作用。同时，也增加了受热面积，加速了热化过程。依次极快地进行，氧化反应越来越快，温升越来越高，范围越来越大，导致气体运动，并在火焰前形成冲击波，在冲击波达到一定强度时，即转为爆炸。
2.煤尘爆炸的条件
煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身要具有爆炸性；煤尘必须浮游在空气中，并达到一定浓度；有能引起爆炸的热源存在。
(1)煤尘的爆炸性
煤尘可以分为有爆炸性煤尘和无爆炸性煤尘。煤尘有无爆炸性，要经过煤尘爆炸性鉴定后才能确定。
(2)浮游煤尘的浓度
单位体积空气中能够发生煤尘爆炸的最低煤尘含量称为煤尘爆炸下限浓度；单位体积空气中能够发生煤尘爆炸的最高煤尘含量称为煤尘爆炸上限浓度。煤尘爆炸是在煤尘下限浓度至上限浓度范围内发生的。不同种类的煤炭和不同的试验条件所得到的爆炸上、下限浓度是不同的。
煤尘爆炸下限浓度与煤的成分、粒度、引火源种类和试验条件有关。我国试验的结果是：煤尘爆炸的下限浓度为45g/m3。煤尘爆炸上限浓度最高可达1500g/m3～2000 g/m3，这种情况下矿井中不大可能出现。因此，煤尘爆炸上限浓度的意义不大。实验表明，爆炸威力最强的煤尘浓度为300 g/m3～400 g/m3。井下空气中如果有瓦斯和煤尘同时存在，可以相互降低两者的爆炸下限，从而增加瓦斯、煤尘爆炸的危险性。瓦斯浓度达到35％时，煤尘浓度只要达到6.1 g/m3，就可能发生爆炸。
在一般的情况下，不可能产生大于45g/m3的浮游煤尘浓度，但是当巷道周壁的沉积煤尘受到冲击波的震动或其他原因再次形成浮游状态后，就足以达到爆炸的煤尘浓度。所以，浮游煤尘是产生煤尘爆炸的直接因素，而沉积煤尘是造成煤尘爆炸的最大隐患。
(3)引爆热源
煤尘爆炸的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘的性质和试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在610℃－1050℃之间。这种温度在井下各种作业地点是容易达到的，温度越高，越容易引起爆炸。
井下能引燃煤尘的高温热源有：放炮产生的火焰、电气设备产生的电火花、架线电机车及电缆破坏时产生的电弧、各种机械强烈摩擦产生的火花、瓦斯燃烧或爆炸产生的高温、井下火灾或明火、矿灯故障产生的火花等。
3.煤尘爆炸的过程
煤尘爆炸是空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程。这个过程大致可分为三步。第一步是悬浮的煤尘在热源作用下迅速地被干馏或气化而放出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合而燃烧；第三步是煤尘燃烧放出热量，这种热量以分子传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的落地煤尘，这些煤尘受热后被气化，使燃烧循环地继续下去。随着每个循环的逐个进行，引起火焰传播自动加速。在火焰传播速度达到每秒数百米以后，煤尘的燃烧便在一定的临界条件下跳跃式地转变为爆炸。
在发生煤尘爆炸的地点，空气受热膨胀，其密度降低，形成压力为0.5kg/cm3的负压区，造成空气向爆炸地点逆流，带来新鲜空气，这时爆炸地点如还有煤尘和热源，可能连续发生第二次爆炸，造成更大灾害。
4.煤尘爆炸的效应
(1)产生皮渣和粘块
煤尘爆炸时，对于结焦煤尘（气煤、肥煤及焦煤的煤尘）会产生焦炭皮渣与粘块粘附在支架、巷道壁或煤壁等上面，它可以用来判断是煤尘爆炸还是瓦斯爆炸。根据皮渣和粘块在支柱上的位置不同，可以判断煤尘爆炸的程度和帮助寻找火源。
(2)生成有害气体
煤尘爆炸后产生2％-4％的CO甚至浓度高达8％，这是造成矿工大量中毒伤亡的原因。
(3)产生高温
据测定，煤尘爆炸火焰的温度达1600℃～1900℃。煤尘爆炸时释放出的热量，按理论计算可爆炸时产生的气体可达到2300℃～2500℃。
(4)火焰传播速度快
国外用化学方法算出的煤尘爆炸火焰最大传播速度为 1120 m／s，而在实际试验中测得的爆炸火焰传播速度为610 m／s～1800 m／s。
(5)冲击波传播速度快
煤尘开始被点燃时，产生冲击波的传播速度与火焰的传播速度几乎是相同的，随着时间的冲击波的速度加快。据计算，爆炸冲击波的传播速度可达2340 m／s。
(6)产生高压
煤尘爆炸的理论压力为750kPa，但在有大量沉积煤尘的巷道中，爆炸压力将随着距爆炸源的距离的增加而跳跃式地增加。井下煤尘爆炸事故中，一般距爆炸源 10 m—30 m范围以内，因爆炸较小，破坏和伤亡较轻，而后随距离的增加，破坏和伤亡加重。
在煤尘爆炸过程中，如遇有障碍物及巷道的拐弯或巷道断面的突变，爆炸压力将大幅度增加其是煤尘连续爆炸时，第二次爆炸的理论压力为第一次爆炸压力的5～7倍，依次类推。所以，爆炸的破坏性比瓦斯爆炸更为严重。
5.影响煤尘爆炸的因素
煤尘爆炸受很多因素影响，如煤尘的粒度、化学组成及外界条件等。有些提高其爆炸危险性，有些抑制和减弱其爆炸危险性。其主要的影响因素如下：
(1)煤的挥发分
煤尘可燃挥发分含量越高，爆炸性越强；挥发分含量越低，爆炸性越弱。我国煤田的煤质按照挥发分含量依次增高的顺序为无烟煤、贫煤、焦煤、肥煤、气煤、长焰煤和褐煤。一般来说，煤尘性也是按这个顺序增加的，其中无烟煤挥发分含量低，所以无烟煤煤尘基本上不爆炸。
(2)煤尘浓度
煤尘爆炸最强时的浓度为 300 g／m3～400 g／m3。小于 300 g／m3直到爆炸下限浓度，其爆炸依次变弱；大于 400 g／m3直到上限浓度，其爆炸强度也逐渐减弱。
(3)煤尘粒度
总的趋势是粒度越小爆炸性越强，但煤尘粒度小于0.01 mm后，爆炸性反而因粒度减小而变弱。这是由于过细的尘粒在空气中很快氧化成为灰烬所致。
(4)瓦斯的影响
当空气中存在瓦斯时，煤尘爆炸下限浓度就要降低，瓦斯浓度越高，煤尘爆炸下限浓度越低
(5)空气中氧含量
氧气的含量变化将改变煤尘的点燃温度。实验证明，空气中氧含量增加，煤尘点燃温度下降；空气中氧含量降低，煤尘点燃温度升高；当空气中氧含量低于17％时，煤尘就不能爆炸。
(6)煤的水分
煤中水分对尘粒起粘结作用，水分高时，能增大颗粒粒径而降低飞扬能力，同时又起着吸热降温、阻燃作用，所以，煤中水分有减弱和阻碍爆炸的作用。
(7)煤的灰分
灰分是不燃物质，它能吸收大量的热，起着降温阻燃作用。另外，灰分增加了煤尘的比重，有助于加速沉降。试验表明，当灰分在20%以下时，对煤尘爆炸性影响较小，只有超过30%或40%时，才会显著减弱煤尘爆炸性。[page]
(8)引爆热源温度及爆炸环境
引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘，煤尘初始爆炸强度也越大；温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘，即使能引起爆炸，初始爆炸的强度也小。
煤尘爆炸的空间状况对煤尘爆炸的强烈程度也有很大影响。
