巷道内瓦斯爆炸传播规律的数值模拟研究

基于燃烧理论、爆炸理论及遵守的守恒定律,建立了巷道内瓦斯爆炸的数学物理模型.利用Fluent软件对煤矿巷道内预混瓦斯气体的燃烧爆炸进行了分析和模拟研究,得到了巷道内瓦斯爆炸过程中超压变化规律.展现了爆炸冲击波在巷道内的衰减过程.将数值模拟结果与实验结果进行对比分析,数据高度吻合,证明了数值模拟的合理性,进而为煤矿瓦斯爆炸传播过程的分析研究及瓦斯爆炸事故的防范提供了一定的参考,也为优化矿用救生舱、避难硐室的设计参数提供了理论依据.     

巷道内检验“防止煤矿内瓦斯爆炸方法”的特殊爆炸试验

为了检验使用“防止煤矿巷道内瓦斯爆炸装置”在特大瓦斯涌出量情况下的爆炸烈度可能造成的伤害，在总长8 m，一端封闭、一端开口，且封闭端高度（在3.1 m长度上截面为3.1 m×3.1 m）比靠近开口端（截面为3.1 m×2.5 m）高出0.5 m的试验巷道内做了天然气特大送气速率（模拟采煤的特大瓦斯涌出量）4次特殊爆炸试验.其中3次发生了爆炸，但是爆炸的烈度很小.经过3次爆炸，三合板壁面只坏了2块（各1 m面积），试验巷道内部地上枯草、纸片都无燃烧痕迹.证明应用“防止煤矿巷道内瓦斯爆炸的方法（装置）”有较好的防爆效果，在出现特大瓦斯涌出量发生爆炸时也未曾产生大的损失与伤害.     

巷道空间内瓦斯爆炸冲击波传播的数值模拟

为研究在巷道空间里瓦斯爆炸冲击波的传播特性,采用ANSYS/LS-DYNA程序的流固耦合算法,建立巷道瓦斯爆炸物理模型,对巷道空间里瓦斯爆炸过程进行数值模拟,得到瓦斯爆炸过程中冲击波变化云图,并拟合了冲击波衰减变化规律.研究表明:瓦斯爆炸冲击波经历了从球面到平面冲击波的发展过程,最终冲击波逐渐衰减为常压状态,但在受限空间内瓦斯爆炸冲击波遇壁面会发生反射与叠加,因此要合理的设置泄压口;爆炸冲击波超压与距离成非线性关系,即爆炸冲击波超压与距离的平方根成反比.研究结果对瓦斯爆炸传播事故的预防和灾害控制有一定的指导作用.     

独头巷道瓦斯爆炸的数值模拟

建立了独头巷道内瓦斯爆炸的数学物理模型,借助流体动力学软件FLACS对充满不同浓度瓦斯气体、有无障碍物时的巷道进行了数值模拟。由模拟结果可以看出,瓦斯浓度和障碍物对瓦斯爆炸过程压力波的变化有较大的影响,爆炸压力波在沿巷道的传播过程中不是单调衰减,而是有波动的;无障碍物时,压力波传播曲线的变化幅度不大,有障碍物时,瓦斯爆炸过程中压力波的传播曲线变化幅度迅速增大。     

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。     

巷道内瓦斯爆炸传播规律的数值研究

 基于流体动力学和燃烧理论,运用CFD软件建立管道模型,模拟在不同巷道长度下瓦斯爆炸的传播情况,得到了瓦斯爆炸的火焰速度及压力随时间的变化规律。结果表明：火焰速度会随管道长度分为3个阶段：扩散传播、快速上升、惯性前进;压力突变影响了火焰的湍流,是火焰速度快速上升的重要原因;管道变长时,火焰达到的最大速度增大,达到特定高速值的转变距离会趋于稳定。     

巷道连接形式对瓦斯爆炸的影响

通过对瓦斯爆炸规律进行整理分析,利用气体爆炸仿真模拟软件FLAC3D对瓦斯爆炸进行数值模拟,基于瓦斯爆炸机理,分别从巷道分岔、转弯等不同连接形式对瓦斯爆炸的影响等方面进行研究。结果表明:瓦斯在爆炸后,无论巷道采用何种连接方式,只要巷道发生分叉,爆炸过程对分岔点后各巷道的破坏程度,均比其对分叉点前主巷道的破坏程度严重。     

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。     

煤矿瓦斯爆炸特性研究现状及发展方向

分别从理论、实验和数值模拟三方面介绍了近年来国内外在瓦斯爆炸特性方面的研究现状和研究成果。通过分析表明,目前对瓦斯爆炸特性方面的研究虽取得了一定的研究成果,但还有待进一步研究,特别是初始温度、初始压力、惰性气体含量及点火能量等对瓦斯爆炸特性的影响缺乏系统的研究。     

旗山矿深部巷道软岩特性试验研究

 针对旗山矿深部巷道高地压、大变形、难支护的特点,采用现场地质调查、扫描电镜试验、显微薄片试验、X射线衍射试验和室内物理力学性质试验等方法对旗山矿深部巷道软岩特性进行了试验研究,采用空芯包体应变法进行了地应力测量,研究了旗山矿深部地应力特征,确定了软岩为典型的高应力-节理化-膨胀性复合型软岩,具有复合型变形力学机制,为巷道支护设计提供了依据。     

掘进巷道瓦斯喷出的特点和处理方法

通过调查和分析，总结出了陕西黄陵矿区掘进巷道瓦期喷出的特点。结合实例，简要介绍利用风筒漏风吹散喷出瓦斯的方法。     

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。     

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。     

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。     

陈四楼矿掘进巷道瓦斯异常现象治理研究

瓦斯矿井局部瓦斯异常涌出,是导致瓦斯事故的重要隐患。21209轨道顺槽在掘进过程中存在局部瓦斯涌出异常。煤矿安全生产过程中,瓦斯浓度的高低从一个侧面反映了工作面的安全状态。仅仅采取降低掘进强度等被动的瓦斯治理措施不仅影响安全生产,而且直接影响到经济效益的提高和现代化矿井的有序管理。采取主动防治型瓦斯综合治理措施治理局部瓦斯异常涌出,可取得良好的瓦斯治理效果。     

掘进巷道内瓦斯爆炸传播规律

针对矿井瓦斯安全现状的变化,借助管径0.1 m×0.1 m、管长20 m的实验管道模拟研究了掘进巷道内瓦斯爆炸的传播规律。研究结果表明:掘进巷道内局部瓦斯超限爆炸后,火焰传播速度会先增长后衰减,最大爆炸超压峰值沿传播方向上呈现"双凹形"的分布规律,最大爆炸超压峰值和火焰传播速度的相互关系可分为4段。