矿井瓦斯煤尘爆炸传播实验研究

煤矿中瓦斯爆炸容易引起煤尘参与爆炸,且掘进工作面是瓦斯煤尘爆炸事故的多发区域。在与实际矿井环境、几何条件相似的大型地下试验巷道中,进行了独头巷道瓦斯煤尘爆炸火焰、冲击波传播试验。试验中,瓦斯煤尘爆炸火焰到达各测点的时间与测点距离呈对数函数关系;爆炸火焰的传播速度在铺有煤尘段迅速上升,过了煤尘段开始下降;火焰区长度约为煤尘区长度的2倍;爆炸冲击波压力在铺有煤尘段前端降到最低值,然后迅速上升到最大值后下降。实验结论为煤矿隔抑爆装置的研制和安装提供了理论基础。瓦斯煤尘爆炸与单纯瓦斯爆炸相比,最大爆炸压力峰值大,火焰传播速度快;瓦斯煤尘爆炸的威力和破坏程度,要远远大于单纯瓦斯爆炸。因此,在煤矿实施防尘降尘技术,具有十分重要的意义。     

矿井瓦斯爆炸火焰传播试验研究

通过数值模拟与实际试验,研究了瓦斯爆炸火焰在管道内传播的结构变化特性及其相应的传播规律.研究结果表明:数值模拟结果与试验结果走向基本一致,火焰传播速度随着距离爆源距离的增大,呈现出先增大后减小的规律.     

巷道瓦斯爆炸传播规律的试验研究

为了得到巷道瓦斯爆炸时的传播规律,利用大型试验巷道对不同质量、浓度的瓦斯-空气混合物的爆炸过程及传播规律进行了试验研究,分析了瓦斯爆炸时最大爆炸压力的时空变化特征、瓦斯爆炸火焰速度变化特征、火焰波及范围变化特征等规律,得出:1)最大爆炸压力的峰值较大,且随着瓦斯量的增加,出现最大压力峰值的位置距爆源点更近;2)最大爆炸压力呈现时间随与爆源的距离增大单调增加;3)随着瓦斯量增大,火焰传播速度绝对值明显增大,火焰传播速度最大点距爆源距离减小;4)火焰区长度可达原始瓦斯积聚区长度的3～6倍,但火焰传播距离并不与瓦斯量的增加成正比.研究所得结论可为矿井瓦斯事故的预防和治理提供参考.     

管道内瓦斯爆炸传播试验研究

为了研发低浓度瓦斯抽放系统的安全设备,分别在DN500 mm和DN700 mm的试验管道内进行了瓦斯爆炸传播试验.通过动态信号综合测试系统采集了爆炸火焰和压力波的试验数据.试验结果表明:管道内瓦斯爆炸压力波峰值与传播距离呈二次函数关系,爆炸火焰到达时间与传播距离呈对数函数关系,且火焰传播速度随传播距离的增长而增大,管道直径对爆炸的传播有明显影响.     

不同角度管道瓦斯爆炸火焰传播规律试验研究

为了得到复杂巷道中瓦斯爆炸火焰的传播规律,利用实验室管道模拟矿井下不同角度的巷道,通过不同条件下的瓦斯爆炸试验,利用数据自动采集设备记录不同角度管道中火焰的传播情况,得出瓦斯爆炸火焰传播与管道弯曲角度的关系,为矿井瓦斯爆炸事故的救援及调查、减少事故发生和损失提供参考。     

瓦斯爆炸火焰传播的研究进展

瓦斯爆炸是煤矿最为严重的灾害事故之一,为了有效的预防瓦斯爆炸事故的发生,有必要对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律进行研究。对瓦斯爆炸火焰传播规律及其影响因素的研究现状和存在的问题进行了分析,概括出目前瓦斯爆炸火焰传播规律及其影响因素的研究成果,并对瓦斯爆炸火焰传播的研究发展方向进行展望,旨在为我国煤矿瓦斯爆炸事故的防治提供决策和依据。     

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.     

点火能量对瓦斯爆炸传播影响的实验研究

在Φ700 mm管道中进行了瓦斯爆炸压力峰值、火焰传播速度的试验研究,对不同点火能量条件下的瓦斯—空气混合气体爆炸试验研究结果表明:爆炸压力峰值在沿管道的传播过程中,从爆源点附近是先增大后减小,然后再逐渐增大的,且最大压力峰值出现在出口附近;火焰传播速度随着传播距离的增大而逐渐增大;点火能量对爆炸压力峰值、火焰传播速度等都有重要影响。这些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的制订奠定了理论基础,也为煤矿瓦斯爆炸事故调查分析提供了理论依据。     

电场对瓦斯爆炸影响的研究

在实验的基础上研究了电场对瓦斯爆炸过程中火焰传播和爆炸波的影响，研究结果表明：外加电场对瓦斯爆炸的影响不稳定，随着电场强度的增加对瓦斯爆炸影响加剧，其火焰速度及峰值、压力波超压峰值也会增大，从理论上分析了电场对瓦斯爆炸的影响。     

磁场对瓦斯爆炸过程中火焰传播的作用

在实验的基础上研究了磁场对瓦斯爆炸火焰传播速度的影响，研究结果表明：磁场对瓦斯爆炸火焰传播速度影响非常明显，在磁场中瓦斯爆炸火焰传播速度比光滑管道有大幅提高，而且随着磁场强度的增加，影响程度增强。     

Experiment study on the propagation laws of gas and coal dust explosion in coal mine

The experiment of gas and coal dust explosion propagation in a single laneway was carried out in a large experimental roadway that is nearly the same with actual environment and geometry conditions. In the experiment, the time when the gas and coal dust explosion flame reaches test points has a logarithmic function relation with the test point distances. The explosion flame propagation velocity rises rapidly in the foreside of the coal dust segment and comes down after that. The length of the flame area is about 2 times that of the original coal dust accumulation area. Shock wave pressure comes down to the rock bottom in the coal dust segment, then reaches the maximum peak rapidly and comes down. The theoretical basis of the research and assemble of across or explosion is supplied by the experiment conclusion. Compared with gas explosion, the force and destruction degree of gas and coal dust explosion is much larger. Supported by the National Basic Research Program (973) (2005CB221506); the Open Research Fund Program of Shandong University of Science and Technology (MDPC0611)     

瓦斯爆炸火焰厚度及其持续时间的实验研究

通过对水平管道内瓦斯爆炸传播火焰的厚度及其持续时间进行了实验研究,在该实验条件下所测得的实际火焰厚度较厚,比按传统的静态火焰模型计算出的结果大得多。在火焰传播过程中,火焰厚度变化的基本规律是：靠近点火源的封闭端,火焰厚度较薄,火焰持续时间较短;距点火源较远处,火焰厚度较厚,持续时间较长。该实验结果为进一步的瓦斯爆炸机理研究及瓦斯爆炸阻隔爆装置的研制提供了可靠的实验数据。     

煤尘爆炸传播特性的实验研究

用实验方法,在长1.5 m、直径0.3 m的爆炸腔体与80 mm×80 mm方形断面管道对接的实验装置中进行煤尘爆炸传播特性研究。研究结果表明,爆炸火焰区传播距离远大于原始煤尘积聚区长度,爆炸传播过程中各测点冲击波压力出现先“升”后“降”变化,冲击气流衰减变化与爆炸煤尘量和断面有关,爆炸毒害气体并非一开始就扩散传播,而是在动压作用下冲击一段距离后开始扩散,可能存在膨胀极限区。     

泡沫金属抑制瓦斯爆炸火焰的实验及机理研究

为探求新型有效阻隔瓦斯爆炸装置,研究适合煤矿使用的阻隔爆材料,利用自行设计制作的30 cm×30 cm方形实验管道进行瓦斯爆炸实验研究工作。文中测试放置0.3 g/cm3泡沫铁镍金属材料后的管道火焰温度数据,并结合火焰大小,共同作为判定该材料对爆炸波能量控制能力的指标。实验表明,0.3 g/cm3泡沫铁镍金属具有抑制瓦斯爆炸火焰波的作用和较强的阻火能力,对管道内瓦斯爆炸火焰温度最大衰减率在7.1%~70.7%之间。研究发现,厚度、孔径及基体材料成分对火焰波的抑制效果存在一定的影响,厚度大、孔径小、含镍成分高的多孔泡沫铁镍金属材料有利于火焰波的衰减。     

细水雾抑制管道瓦斯爆炸的实验研究

在搭建细水雾抑制管道瓦斯爆炸的小尺寸实验平台和阐明瓦斯爆炸传播机理的基础上,研究细水雾抑制管道瓦斯爆炸的有效性,并对其进行定性、定量分析。研究发现：在水雾足量的情况下,细水雾能有效抑制管道瓦斯爆炸的传播速度、降低火焰温度,并能改变火焰图像特性;瓦斯浓度较高或雾通量不足时,细水雾将通过助燃促进瓦斯爆炸的产生。     

瓦斯爆炸火焰精细结构及动力学特性的实验

为揭示约束条件下瓦斯爆炸火焰结构的动力学演化过程,通过实验研究了管道内瓦斯爆炸火焰的动力学行为及其对火焰阵面结构的影响规律。实验过程中采用高速纹影摄像技术清晰捕捉到了瓦斯火焰传播过程中的细微结构特性,分析了火焰速度与压力波对火焰结构的干涉作用;研究发现火焰局部速度变化是火焰结构变化的直接因素,而流动与火焰面相互作用是火焰结构变化的内在原因;压力波直接影响火焰表观速度,而其内在作用是对流动的干涉过程导致湍流强度增大,进而使火焰阵面结构发生失稳变形。     

瓦斯爆炸动力学特征参数的测定及其分析

在实验的基础上，研究了瓦斯爆炸过程中的动力学特征参数及其影响作用，其中主要包括火焰与超压、火焰与爆炸波之间的相互关系，障碍物对火焰、爆炸波传播的影响。研究结果表明，瓦斯在爆炸的过程中，超压与火焰的速度有关，爆炸波在火焰前言，其传播速度明显高于火焰，爆炸波与火焰之间的时间差不仅和位置有关，而且还和障碍物的数量有关。障碍物对爆炸波和火焰的传播具有加速作用，爆炸波和火焰传播规律可表示为T＝mL/D＋b，回归所得到的相关系数r＞0.9，回归曲的结果是显著的。随着障碍物的增多，火焰和爆炸波传播规律的线性度降低，非线性度增大。研究结果对指导现场如何防治瓦斯爆炸，减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用。     

瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸作用模式

应用连续相、颗粒相计算方法对瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸的传播过程进行数值模拟,并以此对爆炸作用模式及其异同进行研究。根据模拟结果,从不同煤尘云点火机理在爆炸过程中所起主导作用将爆炸模式分别确定为沉积煤尘扬尘爆炸和沉积煤尘火焰燃烧。进一步分析表明：不同爆炸作用模式显著改变冲击波和火焰传播规律,影响小规模诱导火焰区的长度...     

矿井瓦斯爆炸冲击气流伤害研究

运用爆炸气体动力学理论,对煤矿掘进巷道瓦斯爆炸冲击气流的衰减规律进行研究.通过对瓦斯爆炸冲击气流的衰减规律分析表明,爆炸冲击气流的冲击速度与传播距离和巷道断面积的平方根成反比,与瓦斯的初始爆炸能量成正比.在分析的基础上,建立了冲击气流伤害模型.试验与理论计算的对比表明,理论计算的数据与试验获得的数据比较吻合,证明了爆炸冲击气流速度随爆炸距离衰减公式的合理性.