煤尘爆炸冲击波传播规律及造成的伤害分区研究

为减少煤矿煤尘爆炸后冲击波对人的危害,为煤矿防爆、抑爆和安全评价以及事故应急救援等提供理论依据,研究了煤尘爆炸后冲击波的传播规律.基于粉尘爆炸理论,采用理论与实验研究方法,研究了爆炸空气冲击波超压在巷道内的传播规律及超压所造成的伤害规律.结果表明煤尘爆炸冲击波超压与传播距离、巷道断面面积的平方根成反比,理论与实验分析的结果基本吻合,在此基础上划分了冲击波超压所造成的不同伤害范围.     

瓦斯煤尘爆炸巷道反射压力研究

为揭示瓦斯和瓦斯煤尘爆炸反射压力沿矿井巷道传播变化的规律,用管道爆炸实验系统模拟测试极弱爆炸和极强爆炸巷道超压与反射压力的定量变化关系.结果表明,瓦斯和瓦斯煤尘与空气混合爆炸,在弱爆炸条件下爆炸的反射压力均是峰值超压的1.8~2.0倍,強爆炸下瓦斯或瓦斯煤尘爆炸的反射压力大约是峰值超压的8~21倍.实验结果与理论计算基本吻合,表明巷道反射压力强度取决于冲击波在巷道空间内的反射过程,巷道内爆炸超压强度随爆炸传播距离的增加而降低,遇固壁则反射压力强度加大,加重了井下设备的破坏和人员伤害程度.     

半封闭受限空间煤尘与瓦斯耦合爆炸研究

煤尘参与的瓦斯爆炸事故具有很强的破坏性和伤害性,是煤矿的重大事故之一.用一端开口的半封闭管道爆炸实验装置,通过改变瓦斯与煤尘耦合爆炸浓度及点火条件,揭示受限空间瓦斯与煤尘耦合爆炸的规律.实验结果表明,封闭下的耦合体爆炸火焰传播速度较开口状态达到极值快,但极值点距点火位置较近,开口爆炸火焰传播距离是积聚耦合体长度的2倍左右;瓦斯参与的煤尘爆炸,爆炸相对强度随瓦斯浓度的增加而增加,传播距离更远;理论推导瓦斯与煤尘耦合爆炸超压传播距离与爆炸能量的平方根成正比,与巷道断面积的平方根成反比,研究结果为防治瓦斯爆炸、事故勘验以及阻隔爆装置的研制提供了可靠的实验数据.     

矿井大尺度冲击波传播规律数值模拟研究

为了解决矿井大尺度下瓦斯爆炸冲击波的传播规律研究难题,提出了冲击波传播的分段接力数值模拟法,解决了瓦斯爆炸数学模型确定、几何模型合理简化及各区段合理划分、动态边界条件下二维几何模型模拟冲击波传播规律的可行性分析等关键问题.研究表明:二维模型模拟实际大尺度巷道瓦斯爆炸是不可靠的,其模拟结果整体偏低且误差很大;距爆炸点20...     

瓦斯煤尘耦合二次爆炸火焰传播实验

为揭示瓦斯爆炸与沉积煤尘耦合二次爆炸中瓦斯火焰的传播特性,利用瓦斯煤尘管道爆炸实验系统,测试爆炸火焰传播与冲击波诱导沉积煤尘扬起二次爆炸的关系。实验结果表明:瓦斯爆炸诱导煤尘二次爆炸的关键在于瓦斯爆炸火焰的传播速度和距离,爆炸冲击波先行激起沉积煤尘,而后与到达的爆炸火焰耦合形成二次爆炸;瓦斯浓度一定时,爆炸火焰传播距离取决于瓦斯聚集长度,一般为原聚集长度的3～5倍,化学当量瓦斯爆炸火焰传播速度最快;一定条件下,浓度不同而化学当量接近9.5%的瓦斯爆炸峰值压力大、火焰传播快,极易诱导煤尘参与二次爆炸。研究结论可为煤矿瓦斯爆炸诱导煤尘二次爆炸提供隔爆、抑爆的理论和技术支持。     

掘进巷道瓦斯爆炸冲击波压力特性研究

为揭示煤矿掘进头瓦斯爆炸冲击波压力沿复杂巷道衰减变化特性,借助爆炸力学和相似定律理论,建立巷道一维爆炸压力变化计算数学模型和TNT当量系数法试验计算模型.理论和试验模型对比分析表明:掘进头弱瓦斯爆炸的冲击波压力沿稳定断面传播呈非线性变化特性,冲击波压力与传播距离的平方根成反比;冲击波压力遇巷道断面变化或分叉超压大幅度衰减;冲击波压力遇障碍物反射后压力是原来的2倍.瓦斯爆炸超压预测计算模型的计算值、理论计算值与实验值吻合较好,与爆炸冲击波压力的传播特性描述一致.     

爆炸冲击波在巷道内的传播规律

爆炸冲击波在巷道内的传播规律,一直是采矿科学中的重要课题。由巷道现场的测试结果可以看出:随着测点与爆源距离的增大,二次爆炸冲击波与首次波的压力比不断地增加,在一定情况下,其比值可大于1,同时二次波与一次波的峰值间隔在不断地缩小,波的正压力时间加长。小药量的实验结果在一定的程度上也较能真实地反映实际爆炸作业时的情况。     

矿井沼气爆炸安全距离的探讨

本文论述了井下发生沼气爆炸时空气冲击波的发生发展过程,以及空气冲击波沿井巷传播的衰减规律。并通过瓦斯爆炸试验和回归分析,得出了井下一定量的沼气在无煤尘参与的条件下发生爆炸时的安全距离。这一安全距离可供修订《煤矿救护规程》和处理事故时参考。     

地下建筑内爆炸冲击波荷载分布规律研究

针对地下建筑结构或高层建筑地下室对爆炸灾害防护设计的需要,研究了建筑内爆炸冲击波在房间墙体开口及通道中的传播过程。通过与相关内爆炸模型试验数据对比,确定了合理的有限元内爆炸数值模型和计算参数,在此基础上模拟分析了内爆炸空气冲击波流场及爆炸荷载分布规律,重点研究了装药量与爆室容积比(W/V)、爆室墙面开口面积与房间容积参数V2/3比(A/V2/3)等因素对建筑内外空气冲击波及壁面反射冲击波的影响,根据大量计算结果,拟合给出了由爆炸间开口向外泄露的空气冲击波压力峰值衰减公式。     

武器爆炸条件下冲击波与弹片共同作用数值模拟分析

研究武器爆炸条件下弹片与冲击波共同作用的规律。给出数值分析的计算假定,分别对爆炸产物弹片及冲击波的运动规律进行分析。对现行计算公式进行了简化推导,所得计算公式与防护工程计算中的现行公式相比,简洁且反映实际情况。分析结论能够方便地确定武器爆炸后空气冲击波和弹片作用到结构物上的前后次序及相应的时间差,为研究冲击波和弹片对结构物的复合作用提供了依据。数值算例表明所给算法是有效的。     

Coal Dust Explosions in a Large Scale Experimental Tube

Coal dust explosion conducted in a 200 mm diameter, 29.6 m long tube is prese nted in this paper. 40 dust dispersion system sets were used to disperse coal du st into the tube. A constant temperature hot wire anemometer was used to measure the gas velocity during the dispersion process. Kistler piezoelectric pressure sensors were used to measure the propagation of the pressure wave during the exp losion process. The overpressure of coal dust explosion in the tube was 70 kPa and the velocity of pressure wave...     

CFD modeling to study the effect of particle size on dispersion in 20l explosion chamber: An overview

Mine disasters occur predominantly due to methane or coal dust explosion or a combination of both.Among the top ten worst coal mine disasters in India, nine are due to coal dust explosion. The current paper describes a general overview of the parameters causing dispersion leading to coal dust explosion,and computational fluid dynamics(CFD) simulation study to observe the effects of particle size on dispersion in Indian coal mines. Turbulent kinetic energy(TKE) and velocity vector path of dust-air mixture and dust-free air were simulated to understand their effects on coal dust dispersion. The TKE contours and velocity vector paths for dust-free air were uniform and symmetrical due to resistance-free path available. The TKE contours and velocity vector paths for dust-air mixture shows the asymmetrical distribution of contours, due to entrainment of air with dust particles. Vortices were observed in velocity vector paths which gradually diminish on increment of time sequence. These vortices are dead centres where velocity and coal dust particles concentration are both zero.     

煤矿巷道瓦斯爆轰理论分析和参数计算

应用Ｃ－Ｊ爆轰理论和质量、动量、能量守恒原理,针对煤矿巷道瓦斯变绝热指娄建立了雨贡纽方程和瑞利方程,在此基石上分析了煤矿巷道瓦斯爆炸的条件和可能过程,建立了煤矿巷道瓦斯Ｃ－Ｊ爆轰参数计算公式,提出了激波点燃瓦斯混合气的条件的最小理论马赫数Ｍｍｉｎ的表达式。计算了煤矿恭和种瓦斯浓度情况下爆压、爆温、煤速等爆轰参数玫相应的点燃瓦斯混合气的量小理论马赫九Ｍｍｉｎ。     

煤粉—惰性介质混合体系爆炸特性实验研究

为深入认识煤粉—惰性介质混合体系爆炸行为,在Siwek 20 L球形爆炸测试系统内研究了煤粉—惰性介质混合体系的爆炸威力(最大爆炸压力、最大升压速率、燃烧持续时间)、敏感度(爆炸上、下限)和惰性介质的抑爆效力,并重点考察了点火能量、煤粉热值、惰性介质组分、煤粉浓度、煤/惰性介质混合比等因素的影响。结果表明,添加惰性介质能显著降低煤粉爆炸威力,其抑爆效力随点火能量增加而下降,并由此建议采用5～10 kJ点火能量考察惰化效应;煤粉热值增加可显著提高混合体系的爆炸威力;就惰化效应而言,湿分的抑爆效力优于磷酸二氢铵和碳酸钙,而磷酸二氢铵的抑爆效力又优于碳酸钙,其中煤粉完全惰化所需惰化剂量与煤尘浓度密切相关,在200～400 g/m3处有最大值,为"最危险浓度";增加惰性介质添加量可降低爆炸上限,提高爆炸下限,有效压缩煤粉尘可爆浓度范围。研究结果对深入理解粉尘爆炸规律、优化惰化标准,完善测试方法有参考价值。     

Review of preventive and constructive measures for coal mine explosions: An Indian perspectiveOA

Firedamp and coal dust explosion constitute a lion’s share in mine accidents in a global mining scenario.This paper reports a list of mine explosion disasters since last two decades, a critical review of the different prevention and constructive measures, and its recent development to avoid firedamp and coal dust explosion. Preventive legislation in core coal-producing countries, viz. China, USA, Australia, South Africa, and India related to firedamp and coal dust explosion are critically analys...     

脉动通风消除上隅角瓦斯积聚的理论分析

针对“U”型采煤工作面上隅角瓦斯积聚问题,建立了脉动通风作用下上隅角风流动力学极坐标方程及瓦斯传质方程,详细分析了脉动通风作用下上隅角瓦斯的传质运移过程,论述了瓦斯扩散传质机理,并通过现场试验验证了脉动通风解决上隅角瓦斯积聚是有效、可行的。     

Prediction of air flow,methane, and coal dust dispersion in a room and pillar mining face

In underground coal mines, uncontrolled accumulation of methane and fine coal dust often leads to serious incidents such as explosion. Therefore, methane and dust dispersion in underground mines is closely monitored and strictly regulated. Accordingly, significant efforts have been devoted to study methane and dust dispersion in underground mines. In this study, methane emission and dust concentration are numerically investigated using a computational fluid dynamics(CFD) approach. Various possible scenarios of underground mine configurations are evaluated. The results indicate that the presence of continuous miner adversely affects the air flow and leads to increased methane and dust concentrations.Nevertheless, it is found that such negative effect can be minimized or even neutralized by operating the scrubber fan in suction mode. In addition, it was found that the combination of scrubber fan in suction mode and brattice results in the best performance in terms of methane and dust removal from the mining face.