煤塵爆炸必須在4個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)才可能發(fā)生，如果不讓這些條件同時(shí)存在，或者破壞已經(jīng)形成的這些條件，就可以防止煤塵爆炸的發(fā)生和發(fā)展。這是制定各種防止煤塵爆炸措施的出發(fā)點(diǎn)和基本原則。
(1)防塵措施。一般情況下，生產(chǎn)場(chǎng)所的浮游煤塵濃度是遠(yuǎn)低于爆炸下限濃度的。但是，因空氣震蕩(放炮的沖擊波)等原因使沉積煤塵重新飛揚(yáng)起來(lái)，這時(shí)的煤塵濃度大大超過(guò)爆炸下限濃度。據(jù)估算4㎡斷面小巷道的周邊上，只要沉積0．04mm厚的一層煤塵，當(dāng)它全部飛揚(yáng)起來(lái)，就達(dá)到了爆炸下限。實(shí)際上，井下的沉積煤塵都超過(guò)了這個(gè)厚度，所以，減少巷道內(nèi)的沉積煤塵量并清除出井，是最簡(jiǎn)單有效的防爆措施。
各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用有效的防塵，降塵措施，減少煤塵的產(chǎn)生，降低空氣中的煤塵濃度，也就降低了沉積煤塵量。因此，綜合防塵措施既是減少粉塵危害工人健康的措施，也是防止煤塵爆炸的治本措施。
(2)杜絕著火源。井下能引起煤塵爆炸的著火源有電氣火花、摩擦火花、摩擦熱、煤自燃而形成的高溫點(diǎn)、爆破作業(yè)出現(xiàn)的爆燃以及瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫產(chǎn)物等。消除這類(lèi)著火源的主要技術(shù)措施有：保持礦用電氣設(shè)備完好的防爆性能，加強(qiáng)管理防止出現(xiàn)電器設(shè)備失爆現(xiàn)象；選用非著火性輕合金材料避免產(chǎn)生危險(xiǎn)的摩擦火花；膠帶、風(fēng)筒、電纜等常用的非金屬材料必須具有阻燃，抗靜電性能；采用阻化劑、凝膠或氮?dú)夥乐姑褐?、采空區(qū)殘留煤發(fā)生自燃，同時(shí)，加強(qiáng)瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
(3)撒布巖粉法。由于煤礦自然條件十分復(fù)雜，發(fā)生煤塵爆炸的隨機(jī)性很大，除了上述一般性的安全技術(shù)措施外，針對(duì)煤塵爆炸的特點(diǎn)，各國(guó)還研究了防止煤塵爆炸的專(zhuān)門(mén)技術(shù)，其中使用歷史最長(zhǎng)，應(yīng)用面廣、簡(jiǎn)單易行的防止煤塵爆炸技術(shù)措施是撒布巖粉法。
這種方法是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉，用它覆蓋沉積在巷道周邊上的沉積煤塵。巖粉層在巷道風(fēng)速很低時(shí)，它的粘滯性起到了阻礙沉積煤塵重新飛揚(yáng)的作用。
當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸等異常情況時(shí)，巨大的空氣震蕩風(fēng)流把巖粉和沉積煤塵都吹揚(yáng)起來(lái)形成巖粉一煤塵混合塵云。當(dāng)爆炸火場(chǎng)進(jìn)入混合塵云區(qū)域時(shí)，巖粉吸收火焰的熱量使系統(tǒng)冷卻，同時(shí)巖粉粒子還會(huì)起到屏蔽作用，阻止火焰或燃燒的煤粒向未著的煤塵粒子傳遞熱量，最終達(dá)到阻止煤塵著火的目的。這一措施在英、美、俄等主要產(chǎn)煤國(guó)家大量應(yīng)用，而且效果顯著。
防止煤塵爆炸傳播技術(shù)
防止煤塵爆炸傳播技術(shù)也稱(chēng)為隔絕煤塵爆炸傳播技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)隔爆技術(shù))，是指把已經(jīng)發(fā)生的爆炸控制在一定范圍內(nèi)并撲滅，防止爆炸向外傳播的技術(shù)措施。該技術(shù)不僅適于對(duì)煤塵爆炸的控制，也適用于對(duì)瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸的控制。該技術(shù)分為兩大類(lèi)，被動(dòng)式隔爆技術(shù)和自動(dòng)式隔爆技術(shù)。
(1)被動(dòng)式隔爆技術(shù)(也稱(chēng)隔爆措施)。發(fā)生爆炸的初期，爆炸火焰峰面是超前于爆炸壓力波向前傳播，隨著爆炸反應(yīng)的繼續(xù)和加強(qiáng)，壓力波逐漸趕上并超前于火焰峰面?zhèn)鞑?，兩者之間有一時(shí)間差。被動(dòng)式隔爆技術(shù)就是利用這一規(guī)律，利用壓力波的能量使隔爆措施動(dòng)作，在巷道內(nèi)形成撲滅火焰的消焰抑制劑塵云，后續(xù)到達(dá)的火焰進(jìn)入抑制劑塵云時(shí)被撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。被動(dòng)式隔爆技術(shù)主要有：巖粉棚，水槽棚和水袋棚，統(tǒng)稱(chēng)為被動(dòng)式隔爆棚。
被動(dòng)式隔爆棚的設(shè)置方式有3種形式，集中式布置，分散式布置和集中分散式混合布置。根據(jù)隔爆棚在井巷系統(tǒng)中限制煤塵爆炸的作用和保護(hù)范圍，可將它們分為主要隔爆棚(重型棚)和輔助隔爆棚(輕型棚)，重型棚的作用是保護(hù)全礦性的安全，設(shè)置在礦井兩翼與井筒相通的主要運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷；相鄰煤層之間的運(yùn)輸巷和回風(fēng)石門(mén)；相鄰采區(qū)之間的集中運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷。輕型棚的作用是保護(hù)一個(gè)采區(qū)的安全，在采煤工作面的進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷；采區(qū)內(nèi)的煤及半煤巖掘進(jìn)巷道；采用獨(dú)立通風(fēng)并有煤塵爆炸危險(xiǎn)的其他巷道內(nèi)設(shè)置。
(2)自動(dòng)隔爆技術(shù)。被動(dòng)式隔爆技術(shù)的作用原理決定了該技術(shù)措施只能在距爆源60～200 m(巖粉棚300 m)范圍內(nèi)發(fā)揮抑制爆炸的作用。因此，在爆炸發(fā)生的初期該技術(shù)是無(wú)效的。此外，在低矮、狹窄和拐彎多的巷道中使用也極其不利，不能發(fā)揮抑爆效果。針對(duì)這些缺點(diǎn)各國(guó)研究并使用了自動(dòng)隔爆技術(shù)。
傳感器、控制器和噴灑裝置是自動(dòng)隔爆裝置三大組成部分，由若干臺(tái)自動(dòng)隔爆裝置組成的隔爆系統(tǒng)即為自動(dòng)式隔爆措施，采用的傳感器主要有3類(lèi)：接受瓦斯煤塵爆炸動(dòng)力效應(yīng)的壓力傳感器，利用爆炸熱效應(yīng)的熱電傳感器和利用爆炸火焰發(fā)出的光效應(yīng)的光電傳感器?？刂破魇窍驀姙⒁种苿┑膱?zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動(dòng)作指令的儀器；噴灑機(jī)構(gòu)一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、噴灑器和抑制劑儲(chǔ)存容器組成。它的作用是將抑制劑(巖粉、干粉或水)擴(kuò)散于巷道空間形成粉塵云或水霧帶。它的動(dòng)作應(yīng)迅速、可靠、能適應(yīng)爆炸的快速發(fā)展。
抑制劑的選擇原則是抑制火焰用量少、效果好、價(jià)格便宜。雖然巖粉在煤礦應(yīng)用最廣，但是在弱的瓦斯煤塵爆炸條件下以及在劇烈的強(qiáng)爆炸時(shí)，它的抑制效果不理想。適用于自動(dòng)隔爆裝置的抑制劑主要有液體抑制劑水、水加鹵代烷、粉末無(wú)機(jī)鹽類(lèi)抑制劑和鹵代烷。粉末無(wú)機(jī)鹽類(lèi)有(NH4)H2PO4、NaCl、KCl、KHCO、NaHCO3、CaCO3等粉劑。鹵代烷有二氟一氯一溴甲烷等，雖然滅火效果好，但它有破壞臭氧層的缺點(diǎn)，已經(jīng)開(kāi)始禁用。
礦山粉塵檢測(cè)方法
粉塵檢測(cè)是以科學(xué)的方法對(duì)生產(chǎn)環(huán)境空氣中粉塵的含量及其物理化學(xué)性狀進(jìn)行測(cè)定、分析和檢查的工作。從安全和衛(wèi)生學(xué)的角度出發(fā)，日常的粉塵檢測(cè)項(xiàng)目主要是粉塵濃度、粉塵中游離二氧化硅含量和粉塵分散度(也稱(chēng)為粒度分布)。
1．礦山粉塵濃度測(cè)定
(1)礦山粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)對(duì)作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵的允許濃度規(guī)定為：巖礦中游離二氧化硅含量大于10％的礦山，粉塵允許濃度為1mg／m3；巖礦中游離二氧化硅含量小于10％的礦山，粉塵允許濃度為4mg／m3。
(2)粉塵濃度測(cè)定。礦的粉塵濃度測(cè)定主要有濾膜測(cè)塵法和快速直讀測(cè)塵儀測(cè)定法。
①濾膜采樣測(cè)塵。測(cè)塵原理是用粉塵采樣器(或呼吸性粉塵采樣器)抽取采集一定體積的含塵空氣，含塵空氣通過(guò)濾膜時(shí)，粉塵被捕集在濾膜上，根據(jù)濾膜的增重計(jì)算出粉塵濃度。
?、诳焖僦弊x測(cè)塵儀。用濾膜采樣器測(cè)塵是一種間接測(cè)量粉塵濃度的方法。由于準(zhǔn)備工作、粉塵采樣和樣品處理時(shí)間比較長(zhǎng)，不能立即得到結(jié)果，在衛(wèi)生監(jiān)督和評(píng)價(jià)防塵措施效果時(shí)顯得不方便。為了滿足實(shí)際工作的需要，各國(guó)研制開(kāi)發(fā)了可以立即獲得粉塵濃度的快速測(cè)定儀。
2．粉塵游離二氧化硅的測(cè)定
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測(cè)定方法是焦磷酸質(zhì)量法，也有用紅外分光光度計(jì)測(cè)定法進(jìn)行測(cè)定。呼吸性粉塵中游離二氧化硅含量的測(cè)定，煤礦粉塵采用紅外光譜法，非煤礦山粉塵采用X射線沿設(shè)法。
(1)焦磷酸質(zhì)量法。在245～250℃的溫度下，焦磷酸能溶解硅酸鹽及金屬氧化物，面對(duì)游離二氧化硅幾乎不溶，因此，用焦磷酸處理粉塵試樣后，所得殘?jiān)馁|(zhì)量即為游離二氧化硅的量，以百分比表示。為了求得更精確的結(jié)果，可將殘?jiān)儆脷浞崽幚?，?jīng)過(guò)這一過(guò)程所減輕的質(zhì)量則為游離二氧化硅的含量。
(2)紅外分光分析法。當(dāng)紅外光與物質(zhì)相互作用時(shí)，其能量與物質(zhì)分子的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)相當(dāng)會(huì)發(fā)生能級(jí)的躍遷，即分子電低能級(jí)過(guò)渡到高能級(jí)。其結(jié)果是某些波長(zhǎng)的紅外光被物質(zhì)分子吸收產(chǎn)生紅外吸收光譜。游離二氧化硅的吸收光譜的波長(zhǎng)為12.5μm，12.8μm, 14.4 μm。
