
昨天在西弗吉尼亚州至少杀死了至少25个矿工的大规模爆炸的原因仍然未知。但是官员们认为,甲烷天然气可能在Massey Energy Co.的上大分支机构造成了致命的爆炸。
煤矿爆炸有两种主要类型:甲烷爆炸和煤尘爆炸。
甲烷爆炸发生在地雷中甲烷气,一个副产品煤炭西弗吉尼亚大学矿业工程副教授Yi Luo说,与热源接触,没有足够的空气将气体稀释至爆炸点以下的水平。
“在美国大多数煤矿中,每吨煤炭都包含100至600立方英尺(2.83至17立方米)的甲烷,” Luo告诉人生的小谜。 “当空气含有甲烷的5%至15%时,它可能会爆炸。”
致命混合
甲烷是天然气的主要组成部分,是可燃的,空气中约5%至15%的混合物具有爆炸性。卢说,当空气含有大约9.5%的甲烷(最危险的浓度)时,它达到了完美的氧化点,这意味着适量的燃料与适量的氧气混合在一起。这会产生水,二氧化碳和大量热量。
Luo说:“它不需要太多热量来点燃燃烧过程,因此甲烷爆炸可以非常快地加速。”
该过程产生的热量提高了矿井内空气的温度,从而导致其体积扩大。由于热空气无法轻松地膨胀地下,因此在矿山中构建了压力。 Luo解释说,如果这种压力足够高,它可能会导致燃烧区域前的空气压缩并引起冲击波。
通风是避免煤矿中这种甲烷爆炸的最常见方法。大型风扇被用来将空气吹出或吸入矿山,但Luo表示,矿山的通风仍然是一门复杂的科学。
“在煤矿,我们必须控制(甲烷的浓度至不到1%),”他说。“但是在浓度可能进入爆炸性范围的地方很难通风。”
当细煤尘与热源接触时,也可以触发地雷爆炸。
尽管甲烷更容易点燃,但甲烷的爆炸压力和热值不如煤炭高。 Luo说,在大多数情况下,灰尘爆炸首先是由甲烷爆炸引起的。
Luo解释说:“灰尘爆炸需要悬浮在空气中的灰尘非常高,这在矿山环境中很难找到。”
但是,由甲烷爆炸引起的冲击波会炸毁矿山内的煤炭,而甲烷反应产生的热量会激发灰尘,从而大大加剧了爆炸的能量。
最坏的情况
因此,在最坏的情况下,甲烷爆炸有可能点燃更灾难性的煤尘爆炸。
美国的煤矿采取了安全措施,以避免灰尘爆炸,包括将石灰石粉末散布在煤炭上。 Luo说,石灰石粉使甲烷爆炸的冲击波更加困难,从而炸毁了煤尘的颗粒。
卢说:“石灰石还吸收了[甲烷]爆炸产生的大量热量。” “它将停止链反应或降低爆炸的强度。”
梅西能源公司(Massey Energy Co.冒险和危险。
根据国家职业安全与健康研究所的数据,自1839年以来,已有501起美国煤矿爆炸炸死至少五人。此外,至少有52起煤矿大火至少杀死了五人。这些灾难中最糟糕的是爆炸,1907年在W.VA的Monongah的一个煤矿中杀死了362人。
2006年在W.VA的Buckhannon的Sago Mine发生的类似的爆炸炸死了12名矿工。
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