煤矿瓦斯爆炸冲击波衰减规律研究与应用

基于弱冲击波理论,根据瓦斯爆炸释放的能量,推导出爆炸冲击波传播过程中超压与爆源点距离之间的衰减关系,得到冲击波参数随传播距离的衰减规律以及冲击波传播距离和时间存在的非线性关系.全尺寸实验与理论计算的对比结果表明,理论数据与实验结果基本吻合,证明了冲击波超压随距离衰减公式的合理性.应用研究结果分析了瓦斯爆炸后冲击波影响范围,认为小型瓦斯爆炸只是破坏局部通风系统,而大型瓦斯爆炸,或者瓦斯爆炸过程中有煤尘等参与会造成极大的灾害.     

瓦斯爆炸冲击波超压的衰减规律

运用质量守恒、动量守恒和能量守恒定律及爆炸气体动力学理论等,对掘进巷道瓦斯爆炸冲击波的衰减规律进行研究.通过对瓦斯爆炸冲击波衰减规律分析表明:爆炸冲击波波阵面上的最大超压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的平方根成正比.实验与理论计算的对比结果表明:理论计算的数据与实验获得的数据比较接近,证明了冲击波超压随距离衰减公式的合理性.     

煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析

瓦斯爆炸传播规律是分析爆炸破坏效应继而研发抑爆减灾装置和措施的基础。在大量典型实验总结和理论分析的基础上,分析瓦斯爆炸火焰波和前驱冲击波的传播规律及其衰减规律的相似性,即先加速后再减速传播,最终火焰波以正常层流预混气体燃烧速度传播,前驱冲击波衰减为声波。另外,实际参与反应的瓦斯量是影响瓦斯爆炸火焰波传播规律认识的重要因素。     

瓦斯爆炸火焰波与冲击波伴生关系的实验研究

在煤矿瓦斯爆炸过程中,爆炸火焰和冲击波是决定事故危害程度的2个主要因素。作者设计了氢氧引爆甲烷-空气爆炸的实验方案,对高速瓦斯爆炸参数的变化特征进行了研究。通过实验测试瓦斯爆炸传播阶段的火焰和压力状态,研究瓦斯爆燃火焰波与冲击波的形成过程及其特性。研究表明,在瓦斯爆炸火焰传播过程中,湍流效应是加速火焰传播和伴生冲击波的重要因素;爆炸火焰的传播速度直接影响着爆炸冲击波的生成和加强程度。依据实验研究结果,提出了一些防治煤矿瓦斯爆炸的建议。     

瓦斯煤尘爆炸的超压计算与预防

阐述了爆炸冲击波压力大小取决于爆炸所释放的能量和离爆心的距离，以及爆炸冲击波气流速度、气体流量、气流温度等爆炸气流参数的计算爆炸超压的影响因素，并提出了爆炸超压的预防措施。     

瓦斯爆炸衰减规律和破坏效应

瓦斯爆炸的传播和衰减规律的研究是基于燃烧学、爆炸力学和应用数学等学科从爆炸所在环境出发的应用研究。瓦斯爆炸对构筑物的破坏效应是通过对冲击波阵面上超压、冲击波的作用时间及构筑物所处的位置、构筑物的形状等因素的研究进行的,而瓦斯爆炸的破坏机理和对通风系统破坏效应方面的研究不但可以加深理论而且还可以应用于实践。矿井瓦斯爆炸传播规律、衰减规律和破坏效应的研究成果,对事故防治和调查可以提供重要的技术支撑。     

瓦斯爆炸过程中冲击波瞬时传播规律研究

为了研究瓦斯爆炸过程中的冲击波变化规律,采用了AutoReaGas软件模拟了冲击波超压和冲击波瞬态流速的变化规律。研究结果表明:超压的波形可分为3个部分,而瞬态流速作为气体运动的直观表现,通常具有4个部分;利用最小二乘法,建立了首次流速峰值与超压的一次线性关系,给出了本次试验条件下的预测方程。     

瓦斯煤尘爆炸的超压计算与预防

阐述了爆炸冲击波压力大小取决于爆炸所释放的能量和离爆心的距离，以及爆炸冲击波气流速度、气体流量、气流温度等爆炸气流参数的计算和爆炸超压的影响因素，并提出了爆炸超压的预防措施。     

管道内金属网对瓦斯爆炸冲击波抑制作用的实验研究

为了研究金属网对瓦斯气体爆炸的抑制作用,设计了管道内圆柱状金属网体抑爆实验装置。通过对比空管实验与装有抑爆装置条件下爆炸冲击波的变化,分析了金属网在冲击波衰减过程中的能量变化。实验结果表明:圆柱状金属网体的长径比对冲击波有着重要的影响,且随着圆柱状金属网体长径比的增大,激波超压衰减率与之呈正相关;当长径比为1/0.2时,金属网弹性势能的增加在抑制作用中起主导作用,当长径比为2/0.2、3/0.2时,金属网内能的增加在抑制作用中起主导作用。     

障碍物对爆炸冲击波传播特性的影响研究

采用数值模拟手段建立了有无障碍物条件下的巷道爆炸分析模型,分析了爆炸冲击波在巷道内的传播特性及其变化规律,并结合空气超压对人体的伤害程度分类,研究了有无障碍物条件下巷道内爆炸破坏效应分区。结果表明:障碍物对空气超压峰值的影响具有距离效应,在障碍物近区空气超压急剧增加,而且障碍物的存在增加了损伤区范围和损伤严重程度。     

煤矿瓦斯爆炸后巷道内超压及温度分布规律研究

基于气体爆炸动力学强冲击波爆炸等相关理论,根据瓦斯爆炸释放的能量,推导出爆炸后巷道内的超压、温度与至爆炸点距离的非线性计算公式,将计算值与试验值进行对比分析,得到瓦斯爆炸后冲击波的衰减规律,即爆炸后瞬间随传播距离的增加,巷道内超压和温度也都逐渐衰减。     

掘进巷道瓦斯爆炸冲击波与巷道壁面作用研究

文章建立了瓦斯爆炸冲击波的管道物理模型,利用Euler形式的动量、质量、能量守恒方程和热力学方程从理论上解析了瓦斯爆炸过程中爆炸冲击波与掘进巷道壁面相互作用中正反射和斜反射时波阵面上的各个参数,并给出了计算公式和简化公式。     

壁面粗糙度对瓦斯爆炸过程中火焰传播和爆炸波的作用

在试验的基础上,研究了瓦斯爆炸过程中壁面粗糙度对火焰传播速度和超压的影响。研究结果表明:壁面粗糙度对瓦斯爆炸过程影响非常明显,粗糙管道的火焰速度和超压均比光滑管道有大幅提高,得出了不同粗糙度时火焰速度峰值和压力波超压峰值的变化规律。     

煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测

运用爆炸相似理论,在无限空间中炸药爆炸冲击波的超压规律基础上,考虑瓦斯浓度、巷道截面积、冲击波传播距离、混合物体积等因素,建立了煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测模型。根据一定的实验数据,拟合出超压与瓦斯浓度、冲击波传播距离,以及与瓦斯—空气混合物体积之间的关系。通过实例对该模型进行验证,结果表明模型预测数据与实验数据比较吻合。     

不同总量沉积煤尘在瓦斯爆炸诱导下的传播规律模拟研究

应用连续相、颗粒相计算方法对瓦斯爆炸诱导不同量沉积煤尘参与爆炸进行数值模拟,对煤尘参与爆炸的行为机理进行了研究。结合瓦斯爆炸传播的两波三区结构理论,以及冲击气流对诱导煤尘颗粒飞扬、点火过程,分析了不同总量煤尘条件下的爆炸火焰发生情况及其作用机理,并对不同模式下煤尘区的冲击波和火焰传播的规律进行定量讨论,为认清瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸的机理,有效预防瓦斯煤尘爆炸提供理论基础。     

隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的管道实验研究

为了有效地减少瓦斯爆炸事故的发生,降低其破坏能力,研发了一种隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的管道实验系统,并通过该实验系统分别进行了有无水幕、不同瓦斯浓度、不同流量条件下隔爆水幕作用效果的对比实验,研究了隔爆水幕对瓦斯爆炸的阻隔效果。研究结果表明,隔爆水幕有良好的阻隔效果,在瓦斯浓度为9.5%、喷头喷水流量为16.4 L/min时隔爆效果最佳。     

绝热巷道内瓦斯爆炸火焰和爆炸波传播特性

通过建立长为4 m、断面尺寸为80 mm×80 mm的绝热巷道,运用AutoReaGas软件研究了9.5%浓度的甲烷/空气预混气体的爆炸特性。研究结果表明:在距离点火源1.2 m之前,前驱冲击波尚未形成,超压历史曲线只有1个极值;在距离点火源1.4 m之后,前驱冲击波和火焰锋面分别形成2个超压极值。最大超压随着距离的增大先逐渐减小至最小值160.459 kPa,随后开始增大,直至达到最大值204.235 kPa,接着又开始减小。火焰传播速度在距离点火源0.72 m时为212.5 m/s,随着传播距离的增加而逐渐增大,到距离点火源3.2 m处增加到381.3 m/s。