褐煤煤层瓦斯爆炸引发火灾的热力分析

对褐煤煤层瓦斯爆炸诱发火灾进行了热力着火分析,分析了爆炸的危害性,从热力着火的角度进行了数学模型推导,得出瓦斯爆炸引发次生火灾的热力着火条件：瓦斯爆炸后短期内的动态特殊热环境温度高于可燃物临界着火温度,就有可能引发次生火灾。结合爆炸后特殊热环境下褐煤析出产物的着火条件和热力着火条件进行了着火分析：只要褐煤煤层瓦斯爆炸的初始瓦斯浓度和体积满足爆炸后的可燃物着火三要素,就会产生爆炸引发热力着火的现象。     

瓦斯爆炸火焰波热作用下矿井支护木材微观热动分析

为了得出瓦斯爆炸诱发矿井支护木材次生火灾的机理,对矿井支护木材进行了微观热动分析。基于相关学者开展相关瓦斯爆炸所测实验数据,归纳、分析了瓦斯爆炸火焰波的特性。通过建立瞬态温度场数学模型,对不同火焰波温度、不同热作用时间支护木材浅表层的瞬态温度场进行了计算、分析和验证。建立了化学反应动力学模型,开展了同瓦斯爆炸条件基本一致的不同温度、不同热作用时间下矿井支护木材居里点快速热裂解实验。对比分析了和该模型相近的相关文献数据和本实验所测数据,得出：温度在550~1 050 K时,热裂解气体平稳增加,从3.3%上升到32.1%;焦油先增大然后逐渐平缓,从1.8%上升到48.8%,最高52.6%;焦炭逐渐减小,从94.7%降到19.1%。文献数据和实验数据吻合较好。     

煤矿井下瓦斯爆炸后爆源临近区域特殊热环境分析研究

为了研究瓦斯爆炸诱发次生灾害的致灾热因素,对煤矿瓦斯爆炸特殊热环境进行了分析。将瓦斯爆炸后的特殊热环境分为爆炸产生的高温高压的火焰波、较高温常压的爆源邻近区域的动态热环境两部分。通过对瓦斯爆炸火焰波的特征的理论分析和相关专家学者开展的瓦斯爆炸实验所测得火焰波特征数据,对爆炸火焰波的温度、速度等参数进行了分析。通过数学模型的建立,结合瓦斯爆炸后瞬间爆源所在巷道空气温度随距离的分布规律及数值模拟技术对爆炸后爆源临近区域的较高温、常压的动态热环境进行了研究。得出,瓦斯爆炸大多数是弱爆燃状态。爆炸后爆源临近区域空气温度随传播距离的增加逐渐降低,高温区域逐渐向远离爆源的方向运移,高温的持续时间越来越短。     

定容条件下瓦斯爆炸超压及爆后气体成分试验研究

为研究瓦斯爆炸超压及爆后气体的危害,利用20L气体爆炸特性测试系统与气相色谱仪研究了不同初始瓦斯体积分数对瓦斯爆炸后的压力及爆后气体的影响和危害。研究发现:瓦斯爆炸初始体积分数在最佳爆炸体积分数附近时爆炸压力最大,对人体危害最强;爆炸后产生的H_2、CO会促进瓦斯的爆炸,且与初始瓦斯体积分数呈一次函数关系,高体积分数瓦斯爆炸后产生的H_2的体积分数会在爆炸极限范围内;爆炸后环境中的CO会使人中毒死亡,CO_2及低体积分数的O_2会造成人员窒息。     

初始瓦斯浓度对爆后气体成分影响研究现状

瓦斯爆炸是煤矿主要灾害之一，初始瓦斯浓度会对爆后有毒有害气体的产生以及浓度变化规律产生重要的影响。瓦斯爆炸后产生的毒害气体是造成群死群伤的主要原因之一，分析初始瓦斯浓度对爆后气体成分影响的研究现状，将为不同初始条件下瓦斯爆炸后气体成分及变化规律提供方向，同时为瓦斯爆炸灾害的控制、救援以及事故调查提供重要的理论依据。     

关于在瓦斯爆炸安全环境中开采高瓦斯煤层的可能性

在开采高瓦斯煤层时,除降低空气中燃烧瓦斯浓度和采用瓦斯抽放外,还有下列措施避免瓦斯爆炸:①增大瓦斯燃烧的浓度,采用瓦斯自然涌出使之超过爆炸危险上限值。例如,在空气中瓦斯浓度>15%时不发生瓦斯燃烧和爆炸;②注入惰性气体(氮),降低空气中氧量和瓦斯浓度达到安全值,如空气中氧量<10%不发生瓦斯爆炸。为取得液态氮,可采用冷气体发生器(利用周围空气的热量)或者采用电气加热器的热交换器,如采用ГΧК8/1.6-1000型冷气体发生器能取得压力达1.6 MPa的氮,其生产率为2 200 m3/h。摘自《БЕЗОΠАСНОСТЬТРУДАВПРОМ-СΤИ》2007 No.12关于在瓦斯爆炸安全环境中开采高瓦斯煤层的可能性     

矿井瓦斯燃烧事故灾害特点分析

煤矿井下瓦斯燃烧事故频发并易发展成为大范围火灾,在一定条件下能够转化为高强度的瓦斯爆炸,严重威胁井下工作人员和煤矿财产安全。通过对大量瓦斯燃烧事故案例的分析与总结,结合可燃气体燃烧基本原理、瓦斯流体动力学理论、煤矿火灾热动力学原理以及矿井火灾防治技术相关知识,从发生条件、发展过程、应急处理手段、与瓦斯爆炸事故的转化等几个方面分析了矿井瓦斯燃烧事故的灾害特点。从而为开展针对此类事故的防治理论及方法研究提供参考与借鉴。     

处理内因火灾引起瓦斯爆炸尽快寻找失踪人员方法

由于内因火灾引起瓦斯爆炸后,灾区条件复杂,寻找失踪人员较为困难.为尽快处理内因火灾引起瓦斯爆炸后寻找失踪人员,首先要灭火,灭火的方法很多,有向火区内灌水,水淹火区;向灾区内打钻,灌浆灭火;用化学试剂(液氯等)降温隔爆处理火区.九台市桐安煤矿的实践证明:利用液氮处理内因火灾引起瓦斯爆炸寻找失踪人员的方法是快速消灭着火点,有效控制灾区范围,迅速抢救受灾人员的有效途径.     

基于爆炸应力波和构造煤带孕育煤与瓦斯突出危险状态的模型

针对华南地区突出矿区分布广泛、煤与瓦斯突出事故严重的现状,结合该地区地质构造复杂构造煤广泛分布和大部分矿井采用炮采炮掘工艺的特点,提出一种基于爆炸应力波和构造煤带孕育煤与瓦斯突出危险状态的模型,并对该模型进行了理论分析。研究表明:爆炸应力波在传播过程中形成的稀疏波会引起该波经过的区域密度减小、体积增大,煤层瓦斯压力降低,进而破坏煤体瓦斯原有吸附平衡状态,大量吸附瓦斯解吸导致煤层瓦斯压力上升;当掘进工作面前方煤体一定深度存在构造煤带时,爆炸应力波从掘进工作面爆源传至未破坏煤体与构造煤带交界面,由于爆炸应力波的反射加强作用使构造煤迎波一侧未破坏煤体产生拉伸破坏,而掘进工作面前方存在的应力集中带不会引起爆炸应力波对煤体产生反射拉伸加强破坏作用;掘进工作面向构造煤带推进需要周期性的爆破作业,爆炸应力波的强度随着距爆源的距离增加而衰减,产生的爆炸应力波对煤体的瓦斯解吸作用和破坏作用不断增强,产生爆炸应力波的累加效应。     

低浓度瓦斯安全直接燃烧技术研究

煤矿抽采的低浓度特别是爆炸浓度范围内的瓦斯直接利用存在诸多技术难题,直接排空时也存在安全风险。通过对金属纤维燃烧器和阻火器的阻火阻爆机理研究、实验研究、设计和现场试验,证明在合理的设计参数下,金属纤维燃烧器能够有效阻火、隔热,可将瓦斯爆炸转变为安全燃烧;金属纤维阻火器能够有效实现管道的阻火、阻爆,隔断瓦斯爆炸的传播。在此基础上研发出处理能力为2 000 m3/h、甲烷体积分数为10%的低浓度瓦斯安全燃烧系统,通过安全分析和工业性试验,证明了该系统的安全性和可靠性,能满足煤矿低浓度瓦斯的处理要求,为爆炸浓度范围内的瓦斯安全排空、减少甲烷排放和瓦斯利用提供了新的技术途径。     

煤矿火区密闭过程自燃诱发瓦斯爆炸的规律研究

为了研究煤矿火区安全封闭技术,进行了火区封闭过程诱发瓦斯爆炸的规律研究.对火区封闭过程中的自燃诱发爆炸的数学物理模型进行了分析,主要涉及巷道流场模型、采空区自燃模型、采空区瓦斯运移模型、瓦斯爆炸模型.以黑龙江鹤岗矿业集团兴安矿综采工作面停采封闭火区期间发生爆炸事故为原型,对火区封闭过程诱发瓦斯爆炸进行研究.得出,火区封闭过程中的风速下降,会引发巷道或采空区瓦斯积聚现象,高温火源存在的情况下易引发瓦斯爆炸事故.瓦斯积聚区与高温区存在较大的距离时,积聚瓦斯运移到高温区域引发爆炸;瓦斯积聚区与高温区距离非常近时,高温烟气逆向运移到瓦斯积聚区引发瓦斯爆炸;采空区自燃火势如果加强,也有可能引发采空区瓦斯爆炸.为了保证自燃火区密闭过程安全性,密闭期间应加强通风,增加进回风密闭间的风压,保持进回风密闭构筑的同步性。     

木醋调质石灰石脱硫脱硝及助燃特性实验

采用木醋废液对石灰石进行调质改性,利用管式炉燃烧实验系统及热重分析法对木醋调质石灰石的脱硫脱硝及助燃性能进行实验研究。结果表明：木醋调质可以显著提升石灰石的脱硫脱硝及助燃性能;低温有利于脱硫,高温有利于脱硝,木醋调质石灰石的脱硫脱硝性能随其添加量的增大而不断提高;木醋调质石灰石的主要成分为水合醋酸钙,其热解产物孔隙发达,具有较大的比表面积,有利于脱硫,热解过程同时析出大量碳氢类还原性气体,有利于脱硝,同时也为助燃提供了物质基础。     

瓦斯爆炸过程中激波产生的影响因素及其热力动力分析

研究了瓦斯爆炸过程中激波产生的影响因素,利用可压缩流体动力学与热力学基本原理,分析了瓦斯爆炸破膜时的热力动力问题,并计算出爆炸试验管内破膜时的主要热力参数。研究结果对于现场如何防治瓦斯爆炸,减轻瓦斯爆炸灾害具有一定作用。     

瓦斯爆炸烟流浓度和温度的扩散规律

为了了解瓦斯爆炸后所产生高温、毒害性烟流的传播规律，对其进行了数学分析和数值模拟。基于模块化思想将烟流区域分成多个子区域进行分析，推导出了烟流浓度的传播模型;基于对流换热和热传导学建立了烟流温度的传播模型。对该一维烟流温度、浓度扩散模型进行了计算分析。以潘集三矿某掘进工作面发生瓦斯爆炸为例，利用流体模拟软件Fluent进行了烟流温度、CH4和CO浓度的模拟计算，得出了CH₄和CO的浓度、烟流温度的传播规律。对比分析一维模型和Fluent二维计算结果可知二者结论是一致的。     

柴家沟煤矿井下火区治理与启封决策

针对柴家沟煤矿ZF42105工作面易发生自燃的现状,首先采取封闭火区、均压和注氮措施,使得ZF42105工作面煤自燃得到有效抑制;然后基于束管监测数据分析了封闭前后火区的燃烧状况,并采取了进一步的注胶灭火方案,使得工作面CO超限得到有效治理。实施注胶方案后,依据气体组分比率判断了火区不存在复燃环境,结合《煤矿安全规程》实现了火区安全启封。     

充注惰气抑制矿井火区瓦斯爆炸机理

从燃烧学、爆炸学及链式反应基本观点出发 ,分析了惰性气体抑制矿井火区瓦斯爆炸的机理 ;通过小型模拟试验研究了充注惰性气体对抑制火区瓦斯爆炸的作用规律。     

低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内过焓燃烧的实验研究

为了解决我国煤炭开采过程中大量低浓度抽放瓦斯在现有技术条件下无法直接利用的问题,设计搭建了低浓度瓦斯燃烧实验系统,对低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内过焓燃烧贫燃极限扩展方法与特性开展了研究,得到了煤矿低浓度瓦斯过焓燃烧的贫燃极限、火焰传播速度范围、污染排放特性。研究表明：低浓度矿井瓦斯在甲烷浓度小于5%时仍然可以在泡沫陶瓷内稳定燃烧,具有较高的燃烧效率和低污染排放特性;贫燃极限可以进一步扩展到4%以下。     

U+L型通风条件下采空区煤自燃危险区域研究

U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一，为研究这一问题，采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法，在测定煤自燃极限特征参数的基础上，以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区“三带”区域分布规律进行研究，进而揭示采空区煤自燃特征及危险区域分布规律。研究发现：该采空区煤体自燃的下限氧浓度为12.9%|U+L型通风方式对于采空区“三带”区域划分有着较为严重的影响，进风侧采空区由于辅运巷漏风影响，会出现煤自燃“三带”范围的波动|数值模拟能够更加直观的体现煤自燃危险区域的分布特征。研究结果对于同类工作面的矿井火灾防治具有一定的指导和借鉴意义。