煤矿瓦斯爆炸水幕隔爆效果实验研究

为了抑制和隔绝瓦斯煤尘爆炸事故,研制了水幕隔爆设施,对该设施的隔爆性能进行了实验。结果表明:细水雾对隔断瓦斯爆炸火焰的传播和衰减冲击波有显著的作用;要充分隔断瓦斯爆炸火焰的传播,水幕设施最少由10个喷雾环组成,形成水幕带最短长度为13.5 m,喷雾强度最小为17.43 L/(min·m2)。该研究可为研制新型的水幕隔爆系统提供重要的理论基础。     

基于爆炸强度与隔爆屏障作用技术的巷道隔爆实验

为了提升煤矿瓦斯煤尘爆炸灾害的防治技术和效果,基于不同爆炸能量和隔爆屏障粉体质量浓度研究了大尺度巷道内主动隔爆系统的隔爆灭火性能。在敞开空间采用高速摄影技术测试了主动巷道隔爆系统隔爆屏障的形成过程及动态分布特征,隔爆器粉体能在120 ms时刻形成8.04 m~2有效断面,在1 200 ms时刻覆盖20 m,在空间内持续作用5 000 ms以上,得出驱动气体压力是影响隔爆屏障动态分布和覆盖距离的直接因素。在此基础上,采用断面7.2 m~2大型地下巷道,进行了瓦斯(煤尘)爆炸传播实验和隔爆实验,分析了实验过程中压力波、火焰阵面的传播特性。研究结果表明:粉体隔爆屏障能有效起到衰减压力波和扑灭爆炸火焰的作用,在粉体质量浓度较低时,爆炸火焰将穿越隔爆屏障,而随着质量浓度的增加,隔爆效果增强。在瓦斯隔爆实验中粉体质量浓度为277.8 g/m~3时,40 m位置爆炸超压衰减为36.4 kPa;在瓦斯煤尘爆炸隔爆实验中,粉体质量浓度为625.0 g/m~3时,70 m位置爆炸超压降低至54.0 kPa,对比同等强度的爆炸传播实验,最大压力下降率均大于60%。瓦斯(煤尘)爆炸隔爆实验中,驱动氮气和粉体所形成的隔爆屏障能有效起到冷却降温、隔绝窒息和消耗自由基的作用。随着粉体质量浓度的增加,爆炸火焰传播速度迅速下降,整个传播过程中的最大火焰速度位置前移,出现在隔爆器前端,爆炸火焰在隔爆器后20 m区域内被完全扑灭。     

煤矿隔爆技术发展现状及其应用

对目前国内广泛应用的被动隔爆技术和自动隔爆技术等防爆抑爆技术进行了总结和概述,分析其优缺点,并在此基础上分析介绍了国内外一些优秀研究成果,提出采用真空腔体技术,新型水幕隔爆技术,多孔材料隔爆技术等抑制瓦斯爆炸,这些技术有可能为国内瓦斯防治领域开辟新的途径。     

煤矿瓦斯爆炸水幕抑爆系统研究

介绍了一种新研制的水幕抑爆系统,并对其抑爆效果进行了实验验证。实验研究表明,水幕抑爆系统在一定条件下,能够有效地抑制井下瓦斯爆炸过程。水幕抑爆系统在喷嘴主要参数、安装方式、水幕间距确定情况下,抑爆效果主要与各装置安装位置、喷雾压力、喷雾强度和水幕带长度有关。水幕抑爆系统的研制,为有效抑制井下瓦斯爆炸提供了一种新型的方法,特别是对煤矿发生的二次爆炸或多次爆炸具有更好的抑制效果,而且可以降低由于爆炸反应升高的环境温度,保护水幕设施后的人员和设备,防止温度过高引起的二次爆炸。     

矿井瓦斯爆炸控制技术

介绍目前普遍应用的岩粉棚、隔爆水袋,并重点论述HS系统阻隔爆技术,真空腔体阻隔爆技术、多孔阻隔爆材料等最新发展的技术,阐述这些技术的工作原理、组成、优缺点及适用性,这些技术对于瓦斯爆炸事故防治、事故应急救援具有重要意义。     

基于ANN的泡沫金属阻隔爆效果预测研究

泡沫金属是目前能够同时抑制瓦斯爆炸火焰波和压力波的新型阻隔爆材料,影响其阻隔爆效果的因素众多,而测试实验过程费用高,周期长。为减少实验周期的材料损耗,优化泡沫金属参数组合,提高实验效率,采用人工神经网络方法对不同参数组合的泡沫金属阻隔效果进行了预测研究。结果表明:BP神经网络适用泡沫金属阻隔爆效果预测。当BP网络采用10个神经元,传递函数选择"logsig"、"purelin",网络达到最优,预测压力和温度的最大衰减率平均误差分别为13%和4%。研究表明人工神经网络可以用于泡沫金属阻隔爆效果的预测。     

煤矿井下用机械式隔爆装置隔爆效果试验及结果分析

介绍了煤矿井下用机械式隔爆装置的结构组成及工作原理,利用模拟试验巷道和XCG0110爆炸综合测试系统,分别在未安装隔爆装置、安装1台隔爆装置和安装2台隔爆装置的情况下,考察了瓦斯煤尘爆炸压力及火焰的传播情况,得出3种情况下隔爆效果的比较结果。试验结果表明,当安装2套隔爆装置时,爆炸火焰未超过隔爆装置后13 m,爆炸压力峰值衰减达到73%,能有效隔绝瓦斯煤尘爆炸火焰的传播。分析了隔爆效果存在差异的原因,可为该装置在煤矿井下正确安装使用提供指导。     

几种煤矿瓦斯阻隔爆新技术分析及展望

煤矿瓦斯爆炸具有突发性和破坏严重的特点,成为我国煤矿重大灾害事故的主要形式之一,现用瓦斯阻隔爆技术急需发展改进。经大量比较研究,介绍3种具有独特瓦斯阻隔爆优势的新技术。HS系统技术:其特点为高速启动,主动抑爆,把爆炸控制在起始阶段;纳米抑爆材料技术:利用纳米材料特性大幅提高材料抑爆效能;多孔抑爆材料技术:同时具有对瓦斯爆炸冲击波的衰减作用和瓦斯爆炸火焰的淬熄作用。具体阐述了它们工作原理及研究进展,分析其优缺点及可能的发展方向,为瓦斯阻隔爆技术发展提供新思路。     

煤粉对泡沫金属抑制爆炸火焰波性能的影响规律

泡沫金属是能够同时抑制瓦斯爆炸冲击波和火焰波传播的新型阻隔爆材料,但在煤粉环境下泡沫金属阻隔瓦斯爆炸的能力却不得而知。为研究煤粉对泡沫金属阻隔瓦斯爆炸火焰波传播的影响规律,在自行设计的直径120 mm的瓦斯传爆测定装置中,对管道中添加不同参数煤粉后泡沫金属衰减火焰速度的性能进行了实验研究。结果表明:添加粒径为60~80目的 5,10,50,100 g煤粉后,爆炸火焰波衰减率分别为92.95%,97.93%,80.95%,92.05%。对于特定参数的泡沫金属,煤粉质量在一定范围内会造成阻隔性能的降低。分析发现煤粉粒径越接近泡沫金属孔径,煤粉越易滞留于阻隔材料,泡沫金属的阻隔效果也越差。100 g 40~60目的煤粉添加后导致泡沫金属的火焰波衰减率降低为68.23%。研究结果显示,管道中的煤粉质量和粒径均可对泡沫金属的阻隔性能产生重要影响。     

煤矿瓦斯阻隔爆装置设计及力学分析

针对目前撒布岩粉惰化技术、被动式阻隔爆技术、自动阻隔爆技术的局限性,提出了一种气体反冲式固体阻隔爆装置,该装置可安装在巷道中使用。阐述了该装置的结构形式及工作原理,选取泡沫陶瓷为该装置的固体阻隔爆材料,通过ANSYS有限元分析软件对爆炸发生时阻隔爆装置的受力情况进行模拟分析,得出瓦斯爆炸破坏力对阻隔爆装置影响的大小及变化规律,为进一步改进、优化瓦斯爆炸固体阻隔爆装置的性能、参数提供了理论依据。     

浓度和流量对瓦斯加热氧化净化率的影响

传统的瓦斯爆炸防治方法虽然具有一定的效果,但却存在着很大的局限性,为了从根本上解决瓦斯爆炸的危害,对绝热氧化法进行了实验研究,在实验条件下通过绝热氧化使瓦斯气体中的CH4在爆炸浓度以下（体积浓度1％－5％）,流量在25－90L／min时氧化成无毒,无爆炸危险的CO2和H2O,净化了瓦斯气体,通过系统试验,研究了浓度和流量对瓦斯气体加热氧化净化率的影响,为消除煤矿瓦斯积聚提供了实验基础和进一步研究的新途径。     

控制低压隔爆电气设备的电火花

以全国煤炭系统瓦斯、煤尘爆炸事故发生情况为依据,分析煤矿井下带电维修低压隔爆电器较生火花而引起瓦斯、煤尘爆炸的原因,提出了低压隔爆电器设备自带隔爆开关插销,防止产生火花的便利方法。     

基于实验模拟对瓦斯异常的运移规律及浓度变化研究

根据实验内容、实验方案、实验设施,建立了模拟瓦斯异常的运移规律和浓度变化影响范围的实验系统。实验设置两种不同药量,分别进行了冲击气压、风速、距离爆源和微震实验,实验表明药量小的产生气压值相对较小,氮氧化物浓度呈近似指数衰减变化,微震能量计数与药量大小成线性关系。由瓦斯运移扩散影响,瓦斯浓度变化范围依次可划分为爆炸威胁区、爆炸危险区和完全区。距涌出源0～339m极有可能会发生瓦斯爆炸,瓦斯浓度低于5%,不会发生瓦斯爆炸事故。通过对瓦斯异常时瓦斯运移规律和浓度变化影响研究,为井下设置安全区域提供了理论指导。     

瓦斯浓度对爆炸传播影响的实验研究

在DN700mm试验管道中,进行了不同浓度瓦斯爆炸火焰、压力波传播试验.从中可以看出,爆源点的最大压力值,并不是整个过程的最大值;爆炸压力峰值与传播距离呈三次函数关系,瓦斯浓度对爆炸压力峰值影响较大;火焰速度随着传播距离的加长而依次增大,瓦斯浓度对火焰传播速度也有比较大的影响.研究结果为煤矿井下隔抑爆装置和瓦斯输送管道隔抑爆装置的研制及安装技术规范,制定奠定理论基础,同时,也为煤矿瓦斯爆炸事故调查分析提供理论依据.     

隔爆外壳内大容量锂离子蓄电池应用的安全性研究

为研究隔爆外壳内大容量锂离子蓄电池在煤矿应用中是否发生电池燃爆泄压、电池爆炸引起瓦斯二次爆炸、瓦斯爆炸引起电池二次爆炸等事故、以及事故产生的压力是否超过隔爆外壳设计允许等问题,分析了事故产生的原因,并通过电池短路、过充和瓦斯爆炸等模拟试验研究。研究结果表明:电池短路不会引起事故发生,但对电池内部产生破坏;电池过充引起电池发生燃爆泄压且压力超过隔爆设计允许值;隔爆外壳内瓦斯爆炸,不会引起事故发生且对电池的正常使用不会产生影响。     

煤矿井下自动抑爆装置的研制

煤矿瓦斯爆炸是一种极其严重的灾害性事故,我国煤矿井下主要通过安装被动隔爆装置和主动抑爆装置来抑制瓦斯爆炸,传统隔爆装置以隔爆水袋和岩粉棚为主,时常有缺水和岩粉结块等问题出现,抑爆效果十分有限,因此文章研制了一款纯机械式自动抑爆装置,具备高效、节能、易于安装等特点,并对自动抑爆装置抑爆性能及可靠程度进行实验验证,结果表明,自动抑爆装置可有效抑制瓦斯爆炸。     

矿井隔爆设施自动化注水与在线预警技术的应用

瓦斯和煤尘爆炸是影响煤矿安全生产的主要原因之一,隔爆设施的安装可以有效抑制瓦斯和煤尘爆炸事故。隔爆设施内的水长时间蒸发后会减少,从而在一定程度上影响矿井安全生产。本文介绍了矿井隔爆设施发展的新技术,实现了瓦斯监控系统KJ90N对隔爆设施的有效管控,并在吉安煤业进行了实施应用,为吉安煤业安全生产提供了有效保障。     

自动水幕抑燃抑爆系统

为了控制煤矿频发的瓦斯煤尘爆炸事故,提出了一种基于细水雾的用于抑制瓦斯煤尘爆炸传播的自动水幕抑燃抑爆系统。系统由传感器、控制仪、快速触发装置、水幕设施及供水系统5部分组成。阐述了系统的原理及功能,并从技术上论述了各组成部分的实现方式。对研究的系统样机,测试实验了系统能够抑制瓦斯煤尘爆炸的关键技术指标:动作时间。     

矿井瓦斯爆炸传播的试验研究

通过用实验方法，在断面积7.2m^2的方形断面巷道中进行了瓦斯爆炸的传播特性研究。研究结果表明，瓦斯爆炸火焰区长度大于瓦斯积聚区长度，两者之比为1:(3～6)，瓦斯爆炸传播路线上各点压力上升到最大值需要一个延迟时间。研究结果对瓦斯爆炸事故勘察和阻隔爆技术措施设计有一定的参考价值。     

煤矿瓦斯抽放管道用阻爆阀门的研制

为了阻断瓦斯燃烧火焰或爆炸在抽放管道内的传播,消除低浓度瓦斯抽采的安全隐患,确保低浓度瓦斯抽采和利用系统的安全可靠,研制了煤矿瓦斯抽放管道用阻爆阀门。详细地描述了阻爆阀门的结构形式、组成部分、工作原理、主要参数及性能指标,并通过阻爆性能试验,给出具体的试验数据,试验研究得出:煤矿瓦斯抽放管道用阻爆阀门能够有效阻隔管道中气体爆炸,阻止火焰及压力传播,防止气体爆炸继续发展;适用于阻止瓦斯气体输送管道的燃烧与爆炸。