不同孔隙泡沫陶瓷的导热性抑制瓦斯爆炸的实验研究

为了研究不同孔隙泡沫陶瓷的导热性对抑制瓦斯爆炸的影响,通过对15 mm厚的细孔和中孔泡沫陶瓷在断面为200mm×200 mm的方形管道内进行爆炸实验,并对其进行导热系数的测定,以及其三维结构进行了微观分析.实验结果得出,细孔泡沫陶瓷的导热系数小于中孔泡沫陶瓷,细孔泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的抑制效果比中孔泡沫陶瓷的好;结果表明,同一材质的抑爆材料,其导热性能越差,则其对瓦斯爆炸的抑制效果相对越好.研究结果对探索煤矿瓦斯爆炸抑制材料及其灾害防治具有重要的理论意义和实用价值.     

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。     

金属丝网和泡沫陶瓷组合体抑制瓦斯爆炸的实验研究

利用自行设计的断面为30 cm×30 cm瓦斯爆炸实验管道,对不同参数的金属丝网、泡沫陶瓷材料及二者组合体的抑爆效果分别进行了实验研究。结合材料特点,分析了组合体抑爆的作用机理。结果表明：一定参数的金属丝网和泡沫陶瓷组合体,衰减爆炸超压和火焰温度效果优于各自单体,抑爆材料的损坏程度明显降低。组合体可以达到取长补短,发挥单体材料优势,回避劣势,增强抑爆效果,降低抑爆材料损坏程度的目的。     

障碍物对泡沫金属阻抑瓦斯爆炸影响的试验研究

泡沫铁镍金属具有阻隔瓦斯爆炸作用,为研究煤矿井下障碍物对泡沫铁镍金属阻抑瓦斯爆炸效果的影响,利用瓦斯煤尘爆炸系统,对阻塞率15%、25%、40%,1层、3层、5层障碍物进行阻抑对比试验。试验结果表明:在放置障碍物后,泡沫铁镍金属在管道内对瓦斯爆炸超压、火焰速度阻抑作用降低;对瓦斯爆炸超压阻抑作用降低更明显,在放置5层、阻塞率25%障碍物和5层、阻塞率40%障碍物时,泡沫铁镍金属失去在管道内对瓦斯爆炸超压阻抑作用。障碍物阻塞率和层数是影响泡沫铁镍金属阻抑瓦斯爆炸效果的2个因素,定义了阻塞率和层数的乘积为障碍物影响极限,得到当障碍物影响极限值达到125%及以上时,泡沫铁镍金属失去在管道内对瓦斯爆炸超压阻抑作用。     

卤代烷气体灭火剂促进-抑制瓦斯燃爆特性试验

瓦斯爆炸是严重威胁煤矿安全生产的主要灾害之一,开发高效的瓦斯抑爆技术可有效提升瓦斯爆炸事故防控水平,而其重点在于抑爆材料的作用性能。为系统研究典型卤代烷气体灭火剂对瓦斯爆炸的作用效果,采用试验测试和理论分析相结合的方法,系统研究了七氟丙烷(C₃HF₇)、六氟丙烷(C₃H₂F₆)和三氟甲烷(CHF₃)等典型卤代烷气体对甲烷燃爆特性的影响,分别利用20 L球形爆炸装置和自研本生灯层流火焰传播速度系统测试了卤代烷对甲烷爆炸压力参数和层流燃烧速度的作用效果。得到了爆炸压力峰值、最大升压速率、层流燃烧速度等特征参数变化规律和层流火焰形貌演化特性。结果表明：富氧工况下卤代烷随添加体积分数的增大而对甲烷燃爆过程表现出明显的促进-抑制双重作用。在化学当量条件下,仅C₃HF₇对甲烷爆炸压力峰值、最大升压速率有先促进后抑制的作用,CHF₃和C₃H₂F₆     

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.     

一种用于矿井中的多孔泄压阻隔爆自动风门

针对目前撒布岩粉惰化技术、被动式阻隔爆技术、自动阻隔爆技术的局限性,鉴于泡沫陶瓷具有火焰淬熄作用和冲击波消减作用,可以利用其特点阻隔瓦斯爆炸火焰和冲击波的传播.本文提出构建以泡沫陶瓷为主材料的煤矿井下自动风门,材料由泡沫陶瓷、不对称多孔金属材料、压力传感器、PLC 软件控制装置构成,门体两侧装配压力传感器,门底部设有护门体窗,采用 PLC 软件控制,并在门体上装有门限传感器、光敏传感装置、防夹车装置、声光指示器等,以实现灾前控制风流,灾后自动泄压并阻隔瓦斯爆炸火焰传播的功能.阻隔爆自动风门有望成为矿井阻隔爆救灾系统中的一个重要组成部分.     

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.     

阻隔煤矿瓦斯爆炸传播的新技术研究

瓦斯爆炸是煤炭生产行业亟待解决的重大安全问题,开展对其预防和控制的研究工作十分必要。基于多孔材料对可燃气体爆炸传播的火焰具有淬熄作用,对压力波具有抑制作用,提出将钢丝网—泡沫陶瓷—钢丝网3层复合结构用于阻隔瓦斯爆炸传播的新设想,为阻隔爆技术开拓新领域。     

瓦斯煤尘爆炸传播特性的实验研究

在断面为7.2 m²、长为658 m的实验巷道内,用cs2092H多通道动态数据采集分析仪,模拟煤矿掘进巷道,对瓦斯、煤尘爆炸过程中的爆炸冲击波能量、传播速度、衰减规律以及爆炸灾害的波及范围进行了实验研究.结果表明,瓦斯、煤尘爆炸压力波衰减慢,爆炸传播距离远,且传播距离随瓦斯数量以及瓦斯、煤尘分布的变化而变化.与瓦斯爆炸相比,煤尘爆炸的剧烈程度强,坑道中煤尘的焦化明显,且可燃物灼烧情况可作为瓦斯煤尘爆炸的爆源点确认判据.     

煤矿瓦斯阻隔爆装置设计及力学分析

针对目前撒布岩粉惰化技术、被动式阻隔爆技术、自动阻隔爆技术的局限性,提出了一种气体反冲式固体阻隔爆装置,该装置可安装在巷道中使用。阐述了该装置的结构形式及工作原理,选取泡沫陶瓷为该装置的固体阻隔爆材料,通过ANSYS有限元分析软件对爆炸发生时阻隔爆装置的受力情况进行模拟分析,得出瓦斯爆炸破坏力对阻隔爆装置影响的大小及变化规律,为进一步改进、优化瓦斯爆炸固体阻隔爆装置的性能、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.     

管道内障碍物形状对瓦斯爆炸影响的试验研究

为了预防和降低瓦斯爆炸造成的危害,利用自制的水平管道式可燃气体一粉尘爆炸装置模拟矿井巷道,在常温常压下,使用4种不同形状的障碍物,研究瓦斯爆炸压力和火焰传播速度的变化规律。结果表明：障碍物的存在对瓦斯爆炸具有显著影响,增大了爆炸压力和火焰传播速度,改变了爆炸压力变化规律。障碍物形状对瓦斯爆炸影响程度不同,即挡板障碍物使得爆炸压力和火焰传播速度最大,4孔圆环影响最小。     

矿用多孔卸压阻隔爆自动风门的研究

提出构建以泡沫陶瓷为主材料的煤矿井下自动风门,材料由泡沫陶瓷,不对称多孔金属材料,压力传感器,PLC软件控制装置构成,门体两侧装配压力传感器,门底部设有护门体窗,采用PLC软件控制,并在门体上装有门限传感器、光敏传感装置、防夹车装置、声光指示器等,实现灾前控制风流,灾后自动卸压并阻隔瓦斯爆炸火焰传播的功能。     

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。     

充注惰气抑制矿井火区瓦斯爆炸机理

从燃烧学、爆炸学及链式反应基本观点出发 ,分析了惰性气体抑制矿井火区瓦斯爆炸的机理 ;通过小型模拟试验研究了充注惰性气体对抑制火区瓦斯爆炸的作用规律。     

煤矿瓦斯事故的预防

分析了近年来发生的 96起瓦斯事故的原因 ,说明了瓦斯事故发生时的自燃条件和煤矿经营环境 ,提出了预防瓦斯事故的方法。