一般空气区内煤尘爆炸冲击波在弯道内传播规律研究

煤尘爆炸冲击波传播规律是研究冲击波的破坏和伤害机理的前提及依据,基于流体动力学、爆炸动力学理论研究巷道转弯情况下煤尘爆炸冲击波传播规律.依据斜激波在弯道内的传播规律,建立了在巷道转弯情况下一般空气区煤尘爆炸冲击波传播的数学模型,推导出冲击波在弯道内传播规律的表达式.采用冲击波波阵面后突跃的参数来表征冲击波,进而推导出冲击波在巷道转弯时的传播规律的简化公式,分析得出冲击波初始压力、转弯角度越大衰减系数就越大,与试验结果进行对比分析,验证了理论推导的结果.     

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。     

点火能量对煤尘爆炸火焰传播规律的影响

为了探明点火能量大小对煤尘爆炸火焰传播规律的影响,以褐煤粉为研究对象,采用哈特曼管在不同点火能量大小下对质量浓度为500 g/m3的煤尘爆炸的火焰传播行为进行了实验研究.以高速摄影记录火焰传播过程,并通过数形结合的方法处理得到火焰前锋阵面传播距离和传播速度,以此来评估点火能量对火焰传播的影响.实验中煤尘爆炸火焰向管口和...     

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。     

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.     

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...     

煤尘粒径对瓦斯煤尘爆炸的影响研究

煤尘的粒径大小和质量浓度对煤尘的燃烧爆炸存在重要的影响.为研究分析大颗粒煤尘对瓦斯煤尘爆炸产生的影响,在煤尘质量浓度相同的基础上,从参与爆炸的主体煤尘中选取粒径为75μm的大颗粒,分别与粒径为15,25,35μm的小颗粒进行混合爆炸并同时改变大颗粒煤尘的质量百分比,通过有限元软件Fluent,应用连续相、颗粒相计算方法对爆炸过程进行数值模拟,对最大爆炸压力和火焰传播速度进行了分析.结果表明:在大小颗粒混合的复合爆炸中,最大爆炸压力一直处于一个范围之间;总质量一定,最大爆炸压力、火焰传播速度随着大颗粒煤尘质量百分比的增大而呈现下降趋势,并且混合煤尘中小颗粒粒径越小,最大爆炸压力、火焰传播速度越大.     

水平管道内甲烷-煤尘混合爆炸压力的研究

为研究水平管道内甲烷-煤尘混合爆炸对压力的影响,防控煤矿瓦斯爆炸的发生,利用自制的水平管道式气体-粉尘爆炸测试装置研究了不同甲烷-煤尘配比浓度、煤尘粒度下,爆炸压力的变化.结果表明:随着甲烷和煤尘配比浓度的增加,最大爆炸压力先增大后减小,当甲烷-煤尘配比浓度为5%甲烷、400 g/m3煤尘浓度时爆炸压力达到最大;各甲烷-煤尘配比浓度所对应的最大爆炸压力不同,最大爆炸压力的增幅与降幅有显著的差异,最大分别为42%和52%;煤尘粒径与爆炸压力之间呈线性减小关系,在43~125μm范围内,煤尘粒径越大,爆炸压力越小.     

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。     

Shock wave interaction with surface of combustible dust layers

Two-phase reacting flow induced by a sufficiently strong shock wave impacting on an interface of combustible dust suspension at an angle of 0?or passing over a combustible dust deposit at an angle of 90° has been investigated experimentally and numerically.The.onset and development processes of interactions have been discussed according to the results reported.Computed and measured results are in reasonable agreement.     

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.     

Assessment of gas and dust explosion in coal mines by means of fuzzy fault tree analysis

During the past decade, coal dust and gas explosions have been the most two serious types of disasters in China, threatening the lives of miners and causing significant losses in terms of national property. In this paper, an evaluation model of coal dust and gas explosions was constructed based on a fuzzy fault tree by taking the Xingli Coal Mine as a research site to identify the risk factors of coal dust and gas explosions.Furthermore, the hazards associated with such explosions were evaluated for this particular coal mine.After completing an on-site investigation, the fuzzy probabilities of basic events were obtained through expert scoring, and these expert opinions were then aggregated as trapezoidal fuzzy numbers to calculate the degrees of importance of all basic events. Finally, these degrees of importance were sorted. According to the resulting order, the basic events with higher probabilities were determined to identify key hazards in the daily safety management of this particular coal mine. Moreover, effective measures for preventing gas and coal dust explosions were derived. The fuzzy fault tree analysis method is of high significance in the analysis of accidental coal mine explosions and provides theoretical guidance for improving the efficiency of coal mine safety management in a scientific and feasible manner.     

煤散料抑尘剂低温易溶性及应用研究

采用高温热处理方法对淀粉进行热法非晶化改性,考察了热处理温度、时间、体系水分对非晶化改性玉米淀粉冷水溶解度和黏度的影响,利用X射线衍射和偏光显微镜检测了热处理后淀粉的晶体结构、偏光形貌.结果表明:热处理后的淀粉颗粒形貌和晶体结构均发生显著非晶化变化,其冷水溶解度显著提高,溶液的黏度稳定性得到改善,淀粉最优冷水溶解度的热处理条件为:加热温度为220℃,加热时间为4h,体系水分为12.4%.对运煤列车喷洒淀粉基抑尘剂后,运煤列车通过隧道时隧道内煤粉尘的质量浓度由256.4mg/m3降低到30.5mg/m3,喷洒淀粉基抑尘剂对煤质无影响.     

基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究

通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、给定深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线;并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计入波浪载荷的影响,对相关理论研究和工程计算有一定参考价值.     

Floor dust erosion during early stages of coal dust explosion development

An ignition of methane and air can generate enough air flow to raise mixtures of combustible coal and rock dust. The expanding high temperature combustion products ignite the suspended dust mixture and will continue to propagate following the available combustible fuel supply. If the concentration of the dispersed rock dust is sufficient, the flame will stop propagating. Large-scale explosion tests were conducted within the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) Lake Lynn Experimental Mine (LLEM) to measure the dynamic pressure history and the post-explosion dust scour depth. The aim of this effort is to provide quantitative data on depth of dust removal during the early stages of explosion development and its relationship to the depth of floor dust collected for assessing the incombustible content most likely to participate in the combustion process. This experimental work on dust removal on is not only important for coal mine safety but also for industrial dust explosions.     

挡墙后爆炸冲击波绕流现象研究

重要建筑通常采用防爆挡墙以防范恐怖主义袭击和意外爆炸。在爆炸冲击下,绕流作用使挡墙墙后的冲击波流场产生变化,导致墙后一定距离处的超压大幅提高,建筑承受比预期更大的荷载。本文用LS-DYNA对近地爆炸下刚性墙后的绕流现象进行了数值模拟,研究了超压时程规律及影响因素。研究发现,距离墙后1.5～2.5倍墙高区域内绕流超压较大,在2倍墙高处出现马赫反应,比无墙时更为危险。研究成果可为重要建筑物防爆挡墙的布置及挡墙后建筑抗爆分析提供参考。     

直角拐弯巷道中瓦斯突出冲击气流传播特征研究

为研究突出冲击气流的传播过程及其特征,以直角拐弯巷道为例,建立了数值计算模型,对突出冲击气流的传播过程和瓦斯气体的输运过程进行了数值模拟,分析了突出冲击气流的传播衰减特征和突出瓦斯气体的输运特征.结果表明：突出能形成高速运动的冲击气流及冲击波,且突出冲击波传播速度能够超过当地音速;突出冲击气流在通过拐弯巷道时,会发生绕射及反射,其强度可能大于拐角前的强度,而在通过拐角之后衰减幅度较大;突出能在巷道内形成高浓度瓦斯区域,且瓦斯对流传质速度小于冲击气流运动速度.通过模型试验研究,初步验证了数值模拟的结论.