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。     

受限空间内CO影响瓦斯爆炸的数值模拟

为探求受限空间中CO对瓦斯爆炸的影响,建立了受限空间中瓦斯爆炸反应的计算模型,其化学反应采用了详细反应机理(包括53种组分、325个反应)。结果表明:向瓦斯空气混合气体中充入CO,CO作为瓦斯爆炸的中间产物参与CH4的氧化链式反应,一方面瓦斯爆炸的时间延迟,另一方面爆炸后混合气体中CO2体积升高,CO、NO、NO2体积下降。随着瓦斯混合气体中CO体积分数的升高,瓦斯爆炸产生的温度和压力先升高后降低。     

Mg(OH)_2/CO_2抑爆瓦斯实验研究

采用自主改进的20 L近球型抑爆实验系统,进行了Mg(OH)2、CO2气体及两者同时添加抑制瓦斯爆炸的实验。实验结果表明,Mg(OH)2和CO2气体均对瓦斯爆炸具有一定的抑制作用。CH4体积分数为11%,同时添加250 mg/L Mg(OH)2粉末和8%CO2气体后,爆炸压力峰值时间延长3倍多,压力峰值、最大压力上升速率下降幅度分别为45.6%、79.9%。Mg(OH)2混合CO2气体的抑爆效果,比理论上叠加各自的抑爆效果弱。     

激波管中水对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响

为揭示水对激波诱导瓦斯爆炸反应动力学特性的影响规律,运用化学反应动力学数值分析方法,建立了描述激波诱导瓦斯爆炸反应动力学特性的数学模型,就激波诱导瓦斯爆炸过程中水对爆炸温度、冲击波速度、反应物摩尔分数、自由基摩尔分数及主要致灾性气体摩尔分数变化趋势的影响进行了数值模拟研究与对比分析。研究结果表明:在一定范围内,随着初始混合气体中水含量的升高,激波诱导瓦斯爆炸后,爆炸温度、冲击波速度,以及O自由基、H自由基、CO、NO和NO2等的摩尔分数均依次降低,而CO2的摩尔分数则依次升高。这说明在一定范围内混合气体中含水量的增加,会降低瓦斯爆炸强度,促进CO2的生成,抑制CO,NO及NO2等有毒有害气体的生成,尤其对H自由基和O自由基的抑制作用最为显著。     

矿井瓦斯爆炸毒害气体传播规律初步研究

总结了中国煤矿瓦斯爆炸事故发生原因,分析了煤矿瓦斯爆炸事故致害因素。指出瓦斯爆炸事故中,导致人员大量伤亡的主要原因是CO等毒害气体的中毒和窒息,瓦斯爆炸毒害气体传播规律研究对瓦斯爆炸事故预防和防止瓦斯爆炸事故范围扩大意义重大。瓦斯爆炸是一个非常复杂的瞬间化学反应过程。根据矿井通风网络的具体情况,在高斯模型的基础上,提出了适合矿井瓦斯爆炸毒气传播规律的数值计算模型。     

低瓦斯矿井瓦斯爆炸机理研究

为分析低瓦斯矿井瓦斯爆炸机理,阐述了低瓦斯矿井瓦斯爆炸的必要条件和爆炸原因。以潞安新疆公司一矿一起低瓦斯爆炸事故为例,对此瓦斯爆炸的过程和原因进行了说明和研究。结果表明:由于煤炭自然发火使爆点周围具有火源,导致火点周围煤体高温干馏,而高温干馏过程产生了大量可燃、可爆气体,使得密闭火区新鲜空气迅速减少,经检测,混合气体中氧气体积分数在12%以上,且距火点300 m以外的回风流中瓦斯体积分数达到2.13%,据推算,火源点处瓦斯浓度更高。由于满足了瓦斯爆炸的三要素(瓦斯、火源、氧气)条件,导致爆炸事故发生。     

点火方式对甲烷爆炸生成气体产物的影响研究

采用自主研发的采空区自燃诱发瓦斯爆炸系统,实验研究电火花和高温源2种点火方式引爆CH_4的气体产物变化规律。结果表明:2种点火方式引爆CH_4后,生成的碳氧化合物规律基本一致;低体积分数爆炸几乎不生成CO;CH_4体积分数大于9.5%时,随CH_4体积分数增大,CO的体积分数随之增加;CO_2的体积分数随CH_4体积分数先增大后减小,在CH_4体积分数为9.5%时CO_2生成量的最大;电火花引爆CH_4生成CO的量高于高温源引爆;高温源引爆CH_4生成CO_2的量高于电火花引爆;电火花点火方式在CH_4体积分数9.5%时,CO的生成较高温源点火方式有着更为敏感的表现。引爆CH_4体积分数较高(11.5%以上)的CH_4后会生成C_2H_6、C2H_4和C_2H_2等C_2类烃气。     

采空区遗煤氧化标志性伴生气体对瓦斯爆炸的影响

为了研究采空区遗煤氧化过程中标志性伴生气体对瓦斯爆炸的影响,通过对煤样进行试验测定,确定遗煤升温不同阶段的标志性伴生气体。基于动力学模型CHEMKIN中Senkin的GRI 3.0甲烷燃烧反应机理,在定容条件下设定加速、激烈氧化2个阶段瓦斯与标志性伴生气体体积分数,模拟计算瓦斯爆炸温度、压力、中间产物及关键反应步敏感性系数。结果表明:随着标志性伴生气体体积分数的增加,在加速氧化阶段,爆炸时间提前了约0.003 0 s,爆炸压力及温度分别升高了约0.012 MPa和30 K;在激烈氧化阶段,爆炸时间提前了约0.000 2 s,爆炸压力升高了约0.007 MPa,两阶段自由基OH体积分数均逐渐降低,促进甲烷生成的关键反应步敏感性系数降低幅度均较大,即促进了瓦斯爆炸。     

煤矿巷道内N2及CO2抑制瓦斯爆炸的机理特性

为探求煤矿巷道内惰性气体（氮气及二氧化碳）对瓦斯预混合爆炸的影响,采用详细反应机理(包括53种组分、325个反应),运用化学动力学计算软件CHEMKIN 3.7中PREMIX程序包,建立巷道内瓦斯爆炸过程的数学模型。通过数值计算,对比了N2及CO2对瓦斯爆炸过程中反应物、自由基、爆炸后产生的主要致灾性气体的浓度以及甲烷总消耗速率等变化的影响,分析N2及CO2对瓦斯爆炸反应过程影响的异同。计算结果表明,在相同体积分数下,CO2比N2更能有效地降低体系中的活化中心浓度和爆炸中所生成致灾性气体CO,NO的浓度,因此CO2在抑制瓦斯爆炸作用方面比N2的效果更为明显。     

受限空间煤尘爆炸残留气体特征分析

采用20 L球形爆炸装置进行煤尘爆炸实验,研究了不同条件下煤尘爆炸后气体体积分数变化及生成规律。结果表明:爆炸残留气体成分及体积分数与煤尘浓度、粒径、点火能量以及煤尘变质程度关系密切。随煤尘浓度升高,爆炸后残留气体体积分数φ(CH4),φ(CO),φ(H2)及φ(CO)/φ(CO2)呈上升趋势,φ(CO2)呈先上升后下降趋势。一定范围内随煤尘粒径减小,φ(CH4)增大,φ(CO)及φ(CO)/φ(CO2)呈减小趋势,当粒径小于25μm时,φ(CH4)急剧减小。随点火能量增大,φ(CH4)及φ(CO)增大,φ(CO)/φ(CO2)整体变化量不大,当点火能量大于10 k J时,φ(O2)明显减小。随煤尘变质程度增加,φ(CO)/φ(CO2)先增大后减小,φ(CH4)整体呈降低趋势,烟煤煤尘爆炸消耗的O2量较褐煤、无烟煤少。     

煤自然发火对瓦斯爆炸的影响

煤自燃产生的气体(如CO、H2、CnHm、CH4)在无瓦斯矿井也可爆炸,在高瓦斯煤易燃矿井是瓦斯重要组分,它增加了瓦斯总浓度,使瓦斯爆炸界限扩大,减少爆炸的需氧量。燃烧的强火源促成瓦斯在低浓度、低氧条件下也能爆炸。在此类矿井防瓦斯事故应先防煤自然发火。     

采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术

为有效防治高瓦斯易自燃矿井煤自燃引发瓦斯爆炸的难题,实验研究了CH₄与煤自燃火灾主要气体CO的混合气体的爆炸浓度范围及爆炸危险度,理论分析了煤自燃引爆瓦斯的可能发生区域和参与过程.结果表明,在高瓦斯易自燃矿井采空区内,当CH₄气体中混入大量CO,则混合气体的爆炸浓度上、下限的范围大大增加,爆炸危险度增大;同时,在煤自燃产生的火风压作用下,在发火区与非发火区之间不断形成CH₄,CO与新鲜空气的充分混合和热量的对流交换,导致瓦斯爆炸事故的发生.最后提出了采用大流量高品质的含N2三相泡沫来防治煤自燃引爆瓦斯的新技术.     

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。     

西沟矿瓦斯事故危险期与大气压力变化分析

地面大气压力的下降多引起瓦斯事故,通过新疆阜康西沟煤矿一年的气候观测数据,统计分析了该矿井瓦斯涌出(体积分数)的四季分布情况,确定了瓦斯事故"危险期",这对矿井日常瓦斯管理具有一定的指导意义,也为该矿制定预防瓦斯事故的安全措施提供了可靠的依据。     

惰性气体抑制矿井瓦斯爆炸的实验研究

通过实验,对比研究了惰性气体CO2和N2对瓦斯浓度爆炸极限和临界氧浓度的影响。实验结果表明,惰性气体CO2和N2对瓦斯爆炸具有一定的抑制作用,且CO2比N2有更好的抑制效果。该研究对矿井瓦斯爆炸事故的预防,指导支链燃烧与支链爆炸的实践,均具有积极的意义。     

山西省煤矿瓦斯气象预报预警信息系统设计与实现

瓦斯爆炸是煤矿生产中的恶性事故,它不仅严重影响煤炭工业的正常生产,更造成巨大的生命财产损失。煤矿井下瓦斯爆炸与井上天气变化关系密切,本文根据山西省晋中市1995~2009年煤矿重特大瓦斯爆炸事故发生时的瓦斯浓度与气象影响因子数据和2009年7月20日到2011年3月10日11个中型煤矿井下逐日、逐小时瓦斯浓度监测资与气象资料,利用统计学的方法,确定了煤矿瓦斯的主要气象诱因为前一日风向风速的变化、前1~2日气温变化和前2日气压变化,建立了煤矿瓦斯浓度与影响因子的关系模型,构建了山西省煤矿瓦斯气象预报预警系统,建立了井下自然通风区瓦斯积聚的预报模式,可提前预报煤矿瓦斯浓度变化趋势,警示煤矿管理人员及时加大通风,搞好预防措施,避免事故发生,创建了气象为煤矿安全服务的新模式。     

煤矿瓦斯爆炸防治技术研究

瓦斯爆炸是煤矿主要灾害之一。文章分析了瓦斯爆炸的机理、基本条件和主要危害方式,重点介绍了瓦斯爆炸的防治措施,说明瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一项系统工程,除了在技术上不断提高外,安全制度的制定也必须作为安全工作的重点,只有这样才能从根本上解决瓦斯爆炸事故。     

封闭空间水及CO_2对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响分析

运用化学反应动力学理论,采用详细的瓦斯爆炸反应机理,分析了封闭空间内水及CO2对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响。在4种工况条件下,通过数值模拟的手段,分析对比了水及CO2对瓦斯爆炸过程中温度、压力、反应物浓度、自由基浓度以及爆炸过程中生成的部分致灾性气体浓度等变化趋势的影响,找出了水及CO2对瓦斯爆炸反应动力学特性影响的异同。结果表明:CO2在降低瓦斯爆炸的强度方面比水的效果好。     

煤自然发火促成瓦斯爆炸作用的讨论

在煤自燃与瓦斯共存的矿井,煤自然发火具有隐蔽性、突发性,其全过程一直是促成瓦斯爆炸(以下简称"瓦爆")的重要原因之一。大多数煤自燃气体成分与CH4同一类,比空气轻,易与CH4及O2混合,自身会爆炸。在煤自燃全过程中,阴燃阶段产气量、产烟量最大,隐蔽难察觉,是促成瓦爆的危险阶段。在低瓦斯条件下,煤自燃产气量相对CH4涌出量有"浓度效应",是此条件下瓦爆事故的原因之一,也是瓦检仪读数不到CH4爆炸浓度却发生了瓦爆事故的原因之一。     

焦化企业煤气燃烧爆炸事故预防途径

传统焦化工艺产生的副产品煤气属易燃气体。为了预防煤气燃烧爆炸事故的发生，通过事故树定性分析方法，探讨了煤气燃烧爆炸事故的预防途径，为焦化企业安全管理、安全评价以及事故分析从理论上提供依据。