第二三节矿井瓦斯与防治及煤与瓦斯突出防治演示文稿.pptVIP

* 3、 链式反应理论 化学反应式仅表示一系列复杂化学反应的最终结果，链式反应理论却能够对甲烷爆炸的实际反应过程与机理作出解释。 链式反应理论认为甲烷爆炸是反应物分子首先离解成一些自由基(自由原子或自由原子团)，自由基具有很大的化学活性，能成为反应连续进行的活化中心，经过一系列链锁反应步骤后完成整个反应。 链起始：分子离解成自由基 链传递：某自由基与某分子作用生成另一自由基 链分支 ：该步骤每消耗一个自由基可生成两个自由基 链破坏：自由基变成分子 如果在连锁反应过程中链分支反应增多，自由基数目成倍增长，反应链的数目增加，反应速度迅速增加(即同时参与反应的甲烷分子增多)，短时间内将释放出大量的能量，如此循环下去，将使反应加速到爆炸速度。 当前第62页\共有104页\编于星期六\16点 * 较低温度下，甲烷氧化链式反应的基元反应方程组： CH4 + O2· CH3 · + HO2 · （1） 链引发 CH3 · +O2 CH2O + OH · （2） OH · + CH4 H2O + CH3 · （3） 链传递 OH · + CH2O H2O + HCO · （4） CH20 + O2 HO2 · + HCO · （5） 链分支 HCO · + O2 CO + HO2 · （6） HO2 · + CH4 H2O2 + HCO · （7） 链传递 HO2 · + CH2O H2O2 + HCO · （8） OH · 器壁 （9） CH2O · 器壁 （10） 链中止 当前第63页\共有104页\编于星期六\16点 * 加热法与光化法都可以使链起始，后者是指短波光线的照射引起分子离解。在矿井内，高温热源与火源加热是常见的起链方法。为了起链需要消耗一定的活化能。 在甲烷气体爆炸的过程中，产生的自由基有[CH3]、[H]、[CH2O]、[OH]、[O] 等，在甲烷爆炸的过程它们都是转瞬即熄中间产物，并且在这一过程中，这些中间产物增多或减少影响着爆炸过程的发展。如在含甲烷的空气中加入惰性的，吸热降温的物质，或能够同自由基结合形成分子的物质，就能起到链终止的效果，使含甲烷气体不爆炸或爆炸威力降低。如在含甲烷的空气中加入4.2%的一溴三氟甲烷CF3Br （哈龙1301 ）能防止甲烷爆炸，就是由于它可以捕获自由基。 当前第64页\共有104页\编于星期六\16点 * 2.6.2 瓦斯爆炸的传播及后果 1 、瓦斯爆炸的传播 爆炸可以分为物理性爆炸和化学性爆炸 物理性爆炸：物质因状态和压力发生突然变化而形成的爆炸，如锅炉爆炸、液化气体超压爆炸等 化学性爆炸：物质发生迅速的化学反应、产生高温、高压而引起的爆炸。瓦斯爆炸属于化学性爆炸。 火焰锋面：在可爆炸甲烷浓度的混合气体中出现了点火源，则此气体就会在火源点被点燃形成最初火焰(人们称这一点为爆源)，在大气压条件下，该火焰厚度非常薄，仅0.1—0.01mm，它是一个燃烧带并在烷空气体中传播。 燃烧速度： 火焰锋面相对于未燃混合气体的传播速度叫做燃烧速度。 当前第65页\共有104页\编于星期六\16点 * 瓦斯爆炸根据爆炸传播速度可分为以下三类： 爆燃——传播速度为每秒数十厘米至数米， 爆炸——传播速度为每秒数十米至数百米， 爆轰——传播速度超过声速，可达每秒数千米。 冲击波：火焰锋面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。 如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。 爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和O