[转帖]瓦斯爆炸对动物损伤的试验研究

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<strong>瓦斯爆炸对动物损伤的试验研究</strong> <hr noshade="true" size="1"/><table cellspacing="8" cellpadding="0" width="500" border="0"><tbody><tr><td class="da"><p>作者：樊小涛 李祖邦 蔡周全<br/><br/>我国几乎所有煤矿都是瓦斯矿井，其中大中型煤矿中高瓦斯矿井占20.34％，小型煤矿高瓦斯矿井占15％左右，在这些矿井中，瓦斯爆炸危险普遍存在。在煤矿安全事故中瓦斯爆炸事故是经济损失最大、人员伤亡最多的事故，造成的社会影响也最大。仅2002年，国家煤矿安全监察局安全日志上统计发生瓦斯爆炸伤亡事故共153起，占煤矿瓦斯灾害伤亡事故的47.1％，死亡1216人，占煤矿瓦斯灾害伤亡事故的71.4％。可见，有效地防止瓦斯爆炸事故是改善我国煤矿安全状况的重中之重。通过瓦斯爆炸事故研究，探讨瓦斯爆炸对人体伤害机理，为采取措施防止和减少瓦斯爆炸对人员伤亡提供基础依据。<br/><br/>1 试验条件<br/><br/>在直径2000mm，长29m的地面管道中进行试验。安装4个固态压阻压力传感器（其中2个量程为0.1MPa、2个量程为0.2MPa）；3个火焰传感器，传感器采用12V AC电源供电，通过自制前置放大器接入测试系统；由1台CIT-2MK红外线温度传感器测量出口火焰温度，测温范围400℃～2000℃。具体布置见图1。<br/><br/><img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060420-0701.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>图1 试验管道及传感器安装位置<br/><br/>图1中，CH2、CH3、CH13CH9为压力传感器；CH16、CH8、CH14为火焰传感器；CH10、CH15为温度传感器。<br/><br/>图1中阴影部分为起爆室，采用牛皮纸封膜，体积18m³，放置动物的铁笼为钢筋焊接而成，一次最多可装入白兔20只或白鼠100只。用角钢焊接固定在管道中，距出口3.5m处。数据采集采用GS20000动态测试分析系统，共有16路数据采集通道。本试验使用8路通道，采样率50K（50×10³样点/s），采样长度128K（128×1024样点），总采样时间为2.62s。<br/><br/>2 试验及结果<br/><br/>在起爆室充入适量瓦斯，使密封空间内瓦斯浓度约为9％，用2个引火药头（点爆能量约300mJ）引爆瓦斯。引爆同时，触发采集系统，进行实时压力、火焰和温度数据采集，试验共进行10次。所测压力值、温度值和观察到的动物损伤情况见表1。<br/><br/>表1 瓦斯爆炸试验数据表<br/><br/><a href="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/biao/20060420-0701.htm">见表</a><br/><br/>由表1可见，10次试验所测压力最大值为0.0496MPa，出口温度最高为963.2℃。根据观察结果，用于试验的兔子和白鼠均有部分当场死亡，大部分症状表现为外部烧伤、呼吸困难、呼吸不均匀、骨折和内脏破裂出血等，只有少数症状表现为轻度烧伤。<br/><br/>3 试验结果分析<br/><br/>根据观察结果，不难看出爆炸产生冲击波是导致动物当场死亡的主要原因。冲击波是由于爆炸物在爆炸的瞬间产生高速高压而形成，它作用于动物身体全身多个器官损伤，同时又因高速气流形成动压，使其跌倒受伤，甚至肢体断离。由表1可见，超过正常大气压8％时白鼠无死亡，而当超过正常大气压20％即有2只白鼠当场死亡，说明动物承受动压的能力较弱。爆炸发生时还伴随产生大量的高温气体和火焰，所测温度几乎都高达800℃以上，动物灼伤严重，也是造成动物死亡的一个重要原因。当场未死亡而随后死亡的动物则是由于冲击波造成其内脏破裂和灼烧破坏呼吸道而导致动物死亡的主要原因。<br/><br/>由于试验所用瓦斯量较少，而且一旦爆炸发生后就会形成敞开空间，有足够的氧气，瓦斯几乎全部参与反应，因此试验动物没有出现CO中毒现象，主要是冲击波和火焰对动物造成的冲击伤和烧伤。而由于装动物的笼子较小，动物较多，因此造成动物密度很大而使部分动物尤其是躲在后面的白鼠几乎没有受到伤害。在实际煤矿井下，瓦斯爆炸时由于氧气不足造成瓦斯的不完全反应，会产生大量的CO有毒气体，可使其浓度达到3％以上，而当CO的体积分数达到6×10^-4时，则可致人死亡，CO中毒是煤矿瓦斯爆炸造成人员死亡的一个重要原因。<br/><br/>当然，爆炸冲击波、烧伤也是煤矿瓦斯爆炸造成人员伤亡的主要因素。<br/><br/>在煤矿井下，现有的防隔爆产品一般都是隔爆水槽和隔爆水袋，它能够有效地隔绝爆炸的传播，特别是ZHM12型燃气式自动灭火抑爆系统可安装在易发生瓦斯爆炸的采掘工作面的采掘机械上，在爆炸发生的初期将其扑灭，最大限度地减少瓦斯爆炸压力、火焰、有毒气体危害，保护井下人员安全。<br/><br/>4 结语 <br/><br/>1）瓦斯爆炸动物损伤试验表明，在超过正常大气压8％时白鼠无死亡，而超过正常大气压20％时即有2只白鼠当场死亡，可见动物的承压能力较弱。<br/><br/>2）爆炸产生的冲击波是造成动物死亡的主要原因，而伴随产生的大量高温气体和火焰，使动物灼伤严重，也是造成动物死亡的一个重要原因。<br/><br/>3）由于试验用管道较短，且一旦爆炸即形成敞开空间，瓦斯完全反应，因此试验动物无中毒现象。要进行瓦斯爆炸后CO中毒试验，须重新设计试验装置及条件，这也是下一步研究的工作。<br/><br/>信息来源：《矿业安全与环保》</p></td></tr></tbody></table>