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郑州矿区煤尘爆炸性分析及防治措施

文档作者：牛改花文档来源：郑煤集团公司工程技术研究院		更新日期： 2026年03月06日	点击数：
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2014年第5期 中州煤炭 总第221期
郑州矿区煤尘爆炸性分析及防治措施
牛改花
(郑煤集团公司工程技术研究院，河南郑州450042)
摘要：为查明矿区煤尘爆炸危险性，保障矿区的安全生产，利用大管状煤尘爆炸性鉴定系统，对郑州矿区煤尘
爆炸性进行了试验研究。结果表明，郑州矿区荥巩煤田无煤尘爆炸性，登封、新密煤田有煤尘爆炸性。根据
分析，影响煤尘爆炸的主要原因是煤的变质程度、煤质以及煤体结构等因素。采取防尘隔爆等防治措施，可
以提高矿井的安全生产系数，将煤尘爆炸的危险性降至最低。
关键词：煤尘爆炸；煤种；灰分；煤体结构
中图分类号：TD714 文献标志码：B 文章编号：1003—0506(2014)05—0067—02
瓦斯煤尘爆炸是煤矿生产中最主要的事故。据
不完全统计，死亡10人以上的煤矿事故中，瓦斯煤
尘爆炸事故比例高达90％ 以上 。按照《煤矿安全
规程》规定，对所有开采煤层和地质勘探煤层都要
进行煤尘爆炸性鉴定。我国的标准鉴定方法是利用
大管状煤尘爆炸性鉴定系统进行试验，而美国、波兰
等国家则主要致力于瓦斯煤尘燃烧爆炸机理及其预
防措施的研究，并在1：I巷道里进行真实的爆炸试
验，且对不同的爆炸成因及发展、爆炸控制技术和装
备进行系统研究 。 。此次试验研究是在国内方法
基础之上借鉴国外的技术经验进行的。
郑州矿区位于河南省中西部，是我国重要的产
煤基地之一，主采煤层均是山西组二，煤，属三软不
稳定煤层。受构造运动的影响，二 煤煤体结构遭
到严重破坏，属于Ⅳ一V构造煤，同时，变质程度也
有一定的差别，以致于矿区各煤田煤尘爆炸危险性
系数不同。通过研究荥巩、登封、新密3个煤田的煤
尘爆炸性，可为矿区煤尘爆炸防治工作奠定基础。
的热量能够有效地传播给附近的煤尘，这些煤尘也
就会迅速受热分解，跟着燃烧起来。如果氧化生成
的热量很快被周围的介质所吸收，氧化反应就不能
扩大，也就不能发展成为爆炸。反之，氧化反应就会
越来越快，温度也越来越高，活化中心越来越多，达
到一定程度时，便能发展成为剧烈的爆炸 。
2 郑州矿区煤尘爆炸性鉴定分析
勘探阶段对煤尘的爆炸性已有鉴定结果，为了
进一步掌握煤尘爆炸性特点，生产中对矿区内3个
煤田又进行了多次鉴定，鉴定结果见表1。
为便于对比分析，表1中列举了煤田中部分矿
井数据进行比较。根据分析，有以下特点：① 荥巩煤
田水分和灰分在3个煤田中最高，挥发分最低，变质
程度最高，火焰长度为零，煤尘无爆炸危险性。②登
封煤田和新密煤田煤尘都有爆炸性，其中，新密煤田
爆炸性较弱。煤质特点是新密煤田水分、灰分和挥
发分均较低，变质程度较高。
1 煤尘爆炸的机理分析 3 影响煤尘爆炸性因素分析
研究表明：煤尘爆炸是由煤尘粒子表面与氧发
生反应所引起的，煤尘爆炸是介于气体爆炸和炸药
爆炸二者中间的一种状态，煤尘爆炸实质上是气体
爆炸。煤是可燃物质，由于煤尘的表面积增加，受热
时会吸收更多热量，在较低温度时，就能放出大量可
燃气体聚集在煤尘的周围。如果这时氧化反应放出
收稿日期：2013—12—30
作者简介：牛改花(1968一)，女，河南巩义人，助理工程师，2012年
毕业于河南理工大学，现从事瓦斯参数测试实验研究工作。
影响煤尘爆炸性因素较多，包括内因和外因。
其中，外因有瓦斯浓度、空气含氧浓度及引爆热源温
度等，内因有煤的变质程度、煤质以及煤体结构等。
以下主要阐述内因对煤尘爆炸性的影响。
3．1 煤尘爆炸性与煤种、灰分的关系
(1)煤尘爆炸性与煤种的关系。煤尘爆炸性与
煤种的关系，实际上是爆炸性与煤的变质程度关系。
荥巩煤田二 煤变质阶段为Ⅶ ，属高变质无烟煤
(wY一2)；新密煤田以贫煤为主，无烟煤次之，变质
阶段为Ⅵ 、Ⅶ ；登封煤田变质阶段为Ⅵ ，属贫煤
． 67 ．
2014年第5期 中州煤炭 总第221期
东坪矿
告成矿
登封嵩阳煤业天禹煤矿
煤田 新兴矿
白坪矿
金鑫矿
11101工作面
2104l 作面推进53
2103l进风巷(轨道下山向里80 m)
11071进风巷开口向里500 m
l3轨道下车场开口向上700 m处
12101进风巷开口以里100 m处
1．40 l0．52
0．7l l6．67
1．7l 8．64
2．10 9．74
4．49 11．58
3．68 2O．38
14．62
l0．O6
12．37
11．23
10．79
9．4l
16．60 7 60 有
12．I8 l2 60 有
13．80 45 70 有
12．74 48 80 有
12．86 15 40 有
l2．39 11 50 确‘
(PM) 。一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，
爆炸性越强，即煤化作用程度低的煤，其煤尘爆炸性
强，随煤化作用程度的增高爆炸性减弱。郑州矿区
煤尘爆炸性也符合这一规律。
(2)煤尘爆炸性与灰分的关系。研究表明，灰
分对煤尘爆炸性具有抑制作用，灰分越大，煤尘爆炸
性越弱。另外，煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发
分有关。挥发分小于15％ 的煤尘，灰分的影响比较
显著，如登封矿区新兴矿和金鑫矿，两对矿井煤的挥
发分相差不多，灰分相差1倍，灰分高的火焰长度明
显小得多；当挥发分大于15％ 时，灰分对煤尘的爆
炸性几乎没有影响。
3．2 煤尘爆炸性与煤体结构的关系
煤体结构对煤尘爆炸的影响主要是：煤体破坏
程度越严重，煤的强度就越小，开采时就越易碎裂产
生煤尘，极易引起爆炸。郑州矿区地处豫西，二，煤
为全层构造煤，煤的坚固性系数一般小于0．2 。
二。煤层均受到滑动构造的影响，煤体结构遭到严
重破坏。因此，在其他条件相同或相似时，破坏类型
高的煤具有较强的爆炸性。煤的破坏程度也表现在
煤的自然粒级，自然粒级的大小又与产生的煤尘粒
度有很大关系。煤尘粒度不同，爆炸性也不同，一般
来说，粒径1 mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，
且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加，75 m
以下煤尘特别是30～75 m的煤尘爆炸性最强。
表2为郑州矿区登封、荥巩和新密3个煤田细
粒级煤所占比例，在小于0．5 mm粒级的煤中，荥巩
· 68 ．
煤田最小，其次是新密煤田，登封煤田最大，而且都
远大于另外2个其他矿区煤的粒级，说明研究区生
产中更易产生细小煤尘，增大了煤尘爆炸危险系数。
事实上，矿区内煤粒级分布特点也与煤尘爆炸性相
一致。
表2 山西组二。煤的自然粒级组成
粒级／mm 不同煤田煤的自然粒级所占比例／％
登封 荥巩 新密 鹤壁 永城
15．52
28．83
l1．5O
注：据苏现波等，1999年。
4 煤尘爆炸的防治措施
到目前为止，郑煤集团公司生产中并未发生过
煤尘爆炸事故。但根据测试结果分析知，矿区内除
荥巩煤田所属矿井无煤尘爆炸性外，其他煤田均有
爆炸性。为防范于未然，生产中现对有煤尘爆炸矿
井提出了明确要求，取得了较好的效果。具体防治
措施有：①综合防尘安全措施。如洒水喷雾、湿式钻
进、水炮泥爆破、个体防尘、积尘清运等。② 防止火
源引燃煤尘措施。如放炮火源、擦碰火源、电气火源
和静电火源等。③ 隔爆安全技术措施。
5 结论
(1)郑州矿区荥巩煤田无煤尘爆炸性，登封煤
田和新密煤田有煤尘爆炸性。 (下转第74页)
∞
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6
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6
2014年第5期 中州煤炭 总第221期
小水平钻距不得小于30 m，止水套管长度不得小于
10 m[
。
图4 孔口管安装示意
图5 探放水钻孔结构示意
(3)控水测压装置。① 压力值计算：预计上部
采空区水的水头高度为14 m，水的密度p=1 000
kg／m 。根据压强公式P=pgh，水压P：0．14 MPa。
② 套管： 57 mm地质钢管10 m，注浆固结48 h后
进行扫孑L，然后进行耐压试验，试验压力不小于1
MPa，稳压时间不小于30 min，孔口周围不漏水、孔
口管牢固不活动，即为合格。高压闸阀耐压不低于
2 MPa；压力表量程不低于2 MPa。
(4)排水装置。最大放水量0．034 m ／s，合计
122 m ／h。根据水泵排水能力按20 h排出24 h矿
井用水量计算，水泵排水能力不应低于146 m ／h。
6 结语
(1)在14303运输巷施工过程中实施了探放水
工程，实际施工时间25 d，其中探放水工作进行了6
d，掘进进尺96 m，放水量465 m ，说明探放水钻孑L
还没有达到采空积水区最低点、老空水还没有完全
放净，与理论分析基本一致。
(2)由于14303运输巷处于采空区积水区标高
较高位置，采空区积水区最低点在14303运输巷以
西，14303运输巷探放水时不可能完全放净老空水。
(3)探放老空水的关键是探放水钻孔尽可能钻
透老空积水区最低点，只有这样才能有效探放老空
水，保证安全生产。
(4)探放水钻孑L必须到位，必须打透老空区，并
要坚持放水全过程核对放水量，直至老空水放完为
止。钻孑L接近老空区预计可能有瓦斯或其他有害气
体涌出时，瓦斯检查工要在场值班，检查空气成分，
如瓦斯或其他有害气体超过《煤矿安全规程》规定
时，必须停止钻进，切断电源，撤出人员并报告调度
室采取措施进行处理 。
(5)探放水过程中要严格控制放水量不超过规
定最大放水量。
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(责任编辑：秦爱新)
(上接第68页)
(2)煤尘爆炸性主要受煤变质程度和破坏程度
的影响，变质程度越高，爆炸性越小；破坏程度越高，
爆炸性越大。
(3)煤矿生产中，煤尘的产生难以避免，但煤尘
爆炸是可以控制的。通过采取综合防尘、阻燃、隔爆
等技术措施，可有效保障矿井安全生产。
参考文献：
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(责任编辑：刘光雨)

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