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煤塵爆炸是中國的一個科技名詞。

為什麼漢字是方塊字，這個問題雖然沒有明確的考證，但從古人觀察世界的方式中便可窺見一斑。《淮南子·覽冥訓》說：「往古之時，四極廢，九州裂。天不兼覆，地不周載，火炎炎而不滅，水浩洋而不息，猛獸……於是女媧煉五色石以補蒼天，斷鰲足以立四極。」在古人心目中，「天圓地方」，地是方形的，而且在這四方形地的盡頭，還有撐着的柱子。

名詞解釋

煤塵爆炸，煤是可燃性物質，如其粉塵浮游在空氣中且達到一定濃度、有足夠點燃煤塵的熱源就可產生煤塵爆炸。是煤礦井下重大災害之一。煤塵爆炸產生的爆炸波可以揚起巷道中沉積的煤塵，發生連續爆炸，甚至波及全礦井。煤塵爆炸時，爆溫可達2300〜2500℃，火焰傳播速度可達1120m/s以上，衝擊波速度可達2340m/s，破壞力極強。煤塵爆炸產生大量一氧化碳，其濃度可達2%〜3%，能使人員中毒身亡。

機理

煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程，是一種非常複雜的鏈式反應，一般認為其爆炸機理及過程如下：

（1）煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態存在時，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增可，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開；

（2）當溫度達到300~400℃時，煤的乾餾現象急劇增強，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其他碳氫化合物；

（3）形成的可燃氣體與空氣混合的高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼，即活化中心，當活化中心的能量達到一定程度後，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，發生了塵粒的閃燃；

（4）閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，並使之參與鏈反應，導致燃燒過程急劇地循環進行，當燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數百米後，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉變為爆炸。

特徵

（1）形成高溫、高壓、衝擊波 煤塵爆炸火焰溫度為1600~1900℃，爆源的溫度達到2000℃以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。

在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736kPa，但爆炸壓力隨着離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續爆炸時，後一次爆炸的理論壓力將是前一次的5~7倍。煤塵爆炸產生的火焰速度可達1120m/s，衝擊波速度為2340m/s。

（2）煤塵爆炸具有連續性 由於煤塵爆炸具有很高的衝擊波速，能將巷道中落塵揚起，甚至使煤體破碎形成新的煤塵，導致新的爆炸，有時可如此反覆多次，形成連續爆炸，這是煤塵爆炸的重要特徵。

（3）煤塵爆炸的感應期 煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定於煤的揮發分含量，一般為40%~280ms，揮發分越高，感應期越短。

（4）揮發分減少或形成「粘焦」煤塵爆炸時，參與反應的揮發分約占煤塵揮分含量的40%~70%，致使煤塵揮發分減少，根據這一特徵，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。對於氣煤、肥煤、焦煤等粘結性煤的煤塵，一旦發生爆炸，一部分煤塵會被焦化，粘結在一起，沉積於支架的巷道壁上，形成煤塵爆炸所特有的產物——焦炭皮渣或粘塊，統稱「粘焦」，「粘焦」也是判斷井下發生爆炸事故時是否有煤塵參與的重要標誌。

（5）產生大量的CO 煤塵爆炸時產生的CO，在災區氣體中濃度可達2%~3%，甚至高達到8%左右，爆炸事故中受害者的大多數（70%~80%）是由於CO中毒造成的。

具備條件

煤塵爆炸必須同時具備四個條件，煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮於空氣中，並達到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源；一定濃度的氧氣。

煤塵的爆炸性：煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸的危險性必須經過試驗確定。

懸浮煤塵的濃度：井下空氣中只有懸浮的煤塵達到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發生煤塵爆炸的最低或最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低於下限濃度或高於上限濃度的煤塵都不會發生爆炸。煤塵爆炸的濃度範圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及度試驗條件等有關。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30~50g/m³，上限濃度為1000~2000g/m³。其中爆炸力最強的濃度範圍為300~500g/m³。一般情況下，浮游煤塵達到爆炸下限濃度的情況是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震動衝擊都能使大量落塵飛揚，在短時間內使浮塵量增加，達到爆炸濃度。因此，確定煤塵爆炸濃度時，必須考慮落塵這一因素。

引燃煤塵爆炸的高溫熱源：煤塵的引燃溫度變化範圍較大，它隨着煤塵性狀、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在650~1050℃之間，一般為700~800℃。煤塵爆炸的最小點火能為4.5~40mJ。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到，如爆破火焰、電氣火花、機械摩擦火花、瓦斯燃燒或爆炸、井下火災等。根據20世紀80年代的統計資料，由於放炮和機電火花引起的煤塵爆炸事故分別占總數的45%和35%。

一定濃度的氧氣：煤塵爆炸還必須要具備一定濃度的氧氣，要求氧氣的濃度不低於18%（體積百分比）。由於礦井的氧氣濃度一定大於18%，所以我們在防止煤塵爆炸過程中一般不會考慮這一條件。

爆炸案例

我國歷史上最嚴重的一次煤塵爆炸發生在1942年日本侵略者統治下的本溪煤礦，死亡1549人，殘246人，死亡的人員中大多為CO中毒，事故發生前，巷道內沉積了大量煤塵，是由於電火花點燃局部聚積的瓦斯而引起的重大煤塵爆炸事故。