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.     

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。     

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。     

巷道瓦斯爆炸冲击波峰值超压规律的研究

本文叙述了巷道瓦斯爆炸的模型，运用相似理论，建立了峰值超压的数学许公式。并用Ｃ语言编制了计算程序，模拟峰值超压衰减规律，给出了运行实例。     

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。     

煤矿瓦斯爆炸冲击波超压峰值的预测模型

通过对空气中冲击波超压峰值的理论分析,基于TNT当量法对煤矿巷道内瓦斯爆炸超压数据进行研究,建立了煤矿巷道内瓦斯爆炸超压预测模型,并通过与实验测量值的比较,对模型进行了修正,该预测模型可以为矿井安全设施设计、事故灾害程度评估、安全设施审查提供理论依据.     

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。     

煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测北大核心

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。     

瓦斯爆炸燃烧波与冲击波相互关系及影响研究

瓦斯被点燃发生爆炸后,燃烧产物膨胀,火焰阵面前形成冲击波,压缩未反应的混合物,这种冲击波阵面到火焰阵面之间面积收敛,形成了较大的附加压缩,其最终的流场性质从冲击波到火焰是逐渐增加的。冲击波作用产生的涡旋造成燃烧火焰的严重变形以及火焰破碎和湍流燃烧都将极大提高燃烧及扩展速率,从而改变燃烧、爆炸过程。冲击波在衰减前与燃烧波是伴生的,燃烧波的存在为燃烧波、冲击波的传播提供了加速的能量。反应完结后燃烧波消失,不在为爆炸冲击波提供传播的能量,冲击波在内摩擦、壁面吸热及摩擦的作用下开始衰减。燃烧波与冲击波在传播过程中存在着相互作用、相互加速的正反馈机制,使得瓦斯爆炸后冲击波的破坏效应十分显著;火焰传播速度越大,冲击波阵面到火焰阵面之间面积收敛越急剧,超压值就越大,引起的破坏效应越大。     

基于激波管理论的突出冲击波超压预测模型及试验验证

突出过程中常伴随极强的动力效应,产生的突出冲击波会造成一定的人员伤亡,甚至破坏风门等通风设施,进而扩大事故灾害范围。为了更贴近现场实际,根据现场实际突出事故现象,建立了煤与瓦斯突出动力学模型;基于激波管理论,阐释了巷道内突出冲击波形成机制,指出突出瞬间喷向巷道空间的高速瓦斯气流压缩空气形成突出冲击波,且突出瓦斯气流加速阶段释放的瓦斯膨胀能决定突出冲击波的强度;建立了基于突出孔洞瓦斯压力、突出口直径的突出冲击波超压峰值预测模型。利用煤与瓦斯突出冲击动力效应及致灾特征模拟试验系统,开展了不同瓦斯压力、装煤量条件下的突出动力效应模拟试验。试验结果表明：突出模拟试验过程中冲击波超压的实测值与理论值一致,验证了理论模型的正确性。且装煤量相同时,突出冲击波超压随瓦斯压力的增大而增大;而当瓦斯压力相同时,随装煤量的增大,冲击波超压变化较小。相同瓦斯压力条件下,突出口径会影响冲击波超压的大小。突出口径较小时,突出瞬间释放的瓦斯膨胀能较小,导致冲击波超压值较小。突出冲击波强度$p'_2 $和冲击波超压$varDelta p'$与突出口和巷道直径之比s₁/s₂呈线性增加关系。因此,瓦斯压力和突出口径是影响突出冲击波强度的主要因素。此外,突出模拟试验过程中,突出冲击波超压在模拟巷道内随传播距离不断衰减。通过分析巷道内冲击波超压峰值数据,发现公式y=aΔP_maxx^−1/2能够较好地描述巷道内冲击波超压衰减规律。突出冲击波传播至管道末端,由于障碍物反射作用形成二次冲击波。该研究可为突出矿井科学、合理地设计和布置安全防护措施提供指导。     

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。     

瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响研究

为研究瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响,自主研制了一套突出煤—瓦斯两相流模拟实验系统,开展了不同瓦斯压力条件下的煤—瓦斯两相流运移规律模拟实验,实现了对突出过程巷道内突出煤—瓦斯两相流运移的可视化监测。实验结果表明：煤与瓦斯突出是一个从突出口开始迅速向煤体内部发展的动力过程,期间瓦斯压力存在多次上下波动;突出过程中巷道内的冲击波超压呈现正压相与负压相交替变化的局面,同时冲击波超压特征值随初始瓦斯压力的增大而呈对数函数递增趋势;冲击波超压在巷道中传播是一个不断衰减的过程,前期衰减较慢,后期衰减加快。     

瓦斯热激波管热力动力问题和热力参数计算

利用可压缩流体动力学与热力学基本原理,分析了瓦斯热激波管的热力动力问题,提出瓦斯热激波管热力参数的计算方法．通过计算,提出了各种瓦斯浓度下瓦斯热激波管内激波的最大传播距离等结论．     

掘进巷道瓦斯爆炸衰减规律及特征参数分析

运用爆轰和爆炸动力学理论的研究方法,建立了瓦斯爆炸的物理模型和冲击波关系式,目的在于研究煤矿掘进巷道瓦斯爆炸时期爆炸冲击波、爆轰波的衰减规律及特征参数的特性.通过对冲击波、爆轰波衰减渐近规律的分析,推导出柱面、球面强爆轰波的衰减有限距离的函数表达式.实验和计算结果的对比分析得出：柱面、球面强爆轰波在有限距离内可以衰减为C-J爆轰波,同时推导出强爆轰波衰减为C-J爆轰波的有限距离公式.     

瓦斯爆炸冲击波在单向转弯巷道内传播及衰减数值模拟

在应用一些基本假设的基础上,建立了瓦斯爆炸冲击波在转弯巷道内传播的物理模型和数值模型.数值模拟的结果表明,转弯巷道内传播的冲击波,其压力、速度和温度等参数在传播过程中存在着衰减态势.在瓦斯爆炸初期,由于化学反应的存在而使冲击波波阵面上的参数不断增加;而在全部瓦斯混合气体反应结束后,压力、速度和温度的衰减较慢.通过实验数据、模拟数据和实测数据的对比表明数据的吻合程度较高,证明了数值模型的可行性.