关于矿井瓦斯爆炸超压规律的预测和分析

为了能较好的对矿井独头巷道瓦斯爆炸的超压进行预测,在相似定律、TNT当量理论的基础上,对管道瓦斯爆炸实验的超压测点距离进行了换算,结合矿井瓦斯爆炸超压实验数据,建立了相应的矿井瓦斯爆炸超压预测模型,并通过50m3、100m3、200m3瓦斯-空气混合气体的矿井瓦斯爆炸实验对此预测模型进行了验证:此预测模型对于体积分别为50m3、100m3、200m3的瓦斯-空气混合气体爆炸实验超压的预测平均相对误差依次为7.56%、6.01%、14.88%,对于50m3、100m3的超压预测较好,对于200m3的预测效果相对较差。此预测模型可以应用到几何成比例、浓度相同、不同体积的矿井瓦斯-空气混合气体爆炸超压预测。总体来说,此超压预测模型误差较小,预测值和实验值吻合较好。     

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.     

瓦斯积聚范围对独头巷道瓦斯爆炸冲击波破坏特征与传播规律的影响

为研究独头巷道内不同长度瓦斯积聚区的爆炸特征,运用计算流体力学软件FLACS进行了数值模拟,对比了瓦斯爆炸超压及正压冲量等参数及其在巷道内的分布情况,分析了瓦斯积聚范围对爆炸冲击波破坏特征的影响规律,研究了独头巷道内不同长度瓦斯积聚区爆炸冲击波与火焰相互作用的特点。研究结果表明:随着独头巷道内瓦斯积聚范围的增大,爆炸冲击波破坏特征会发生突变,最大爆炸压力阶梯式增大,瓦斯积聚范围超过某一临界值后,最大爆炸压力出现位置从巷道封闭端向开放端转移;最大爆炸冲量先单调增加而后趋于稳定,最大爆炸冲量位置始终处在巷道封闭端;回传稀疏波对火焰的加速作用是导致巷道近开放端爆炸超压突增的主要原因。     

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。     

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。     

瓦斯爆炸在分岔管道中的传播规律及分析

为了探索瓦斯爆炸在分岔管道中的传播规律,通过实验测定了瓦斯爆炸在分岔管道中传播的爆炸波超压值和火焰传播速度,并对瓦斯爆炸在分岔管道中的传播进行了理论分析.研究结果表明,管道分岔对瓦斯爆炸的火焰和超压都有增强的作用,火焰和爆炸波对分岔处管壁的破坏特别大.因此在矿井巷道开拓设计时,应尽量避免巷道分岔,同时避免巷道内障碍物的堆积.在必须分岔时,应根据分岔巷道瓦斯爆炸传播规律来采取相应的预防措施,以阻止瓦斯爆炸的传播和降低强度,减少瓦斯爆炸带来的损失.     

分岔巷道中瓦斯爆炸超压的仿真研究

为研究瓦斯爆炸冲击波在不同类型的小尺寸巷道内传播的现象,利用Auto Rea Gas软件,重点对5、10 m级的直巷道、双分岔巷道和十字交叉巷道内的爆炸过程进行了仿真模拟,统计超压数据,并分析了典型位置观测点的超压值的变化规律,可为预防瓦斯爆炸灾害提供理论支持。     

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。     

基于巷道不同截面内瓦斯爆炸传播规律的研究

为进一步探究巷道截面变化情况下瓦斯爆炸传播规律的差异性,主要针对巷道截面突然缩小与巷道渐缩两种情况,对瓦斯爆炸传播动力特征进行Fluent数值仿真模拟。研究结果表明:突然缩小巷道内爆炸火焰的传播速度要明显大于渐缩巷道内爆炸火焰的传播速度。对于截面突然缩小巷道,瓦斯爆炸冲击波在巷道截面突变处峰值瞬间超压,达到最大值。对于截面逐渐变小巷道,爆炸冲击波峰值超压随着传播距离的增大而增大,但是整体上增大的幅度仍然不是很大。     

巷道空间特征对煤矿瓦斯爆炸超压的影响

为研究巷道空间特征对煤矿瓦斯爆炸的影响，应用气体爆炸数值模拟软件建立了真实尺度下的巷道模型，研究巷道长度和截面形状对瓦斯爆炸超压的影响。结果表明，在同一截面直巷中，相同的预混瓦斯爆炸产生相同的初始超压，超压在接近出口前的衰减规律也相同；巷道截面形状越接近正方形，高烈度爆炸产生的超压越低，巷道截面积和形状决定了爆炸超压的极限值。研究认为通过降低巷道摩擦阻力系数和截面约束度有助于弱化瓦斯爆炸源头附近的超压，进而降低致灾强度。     

煤质指标对煤尘爆炸最大压力上升速率的影响

为研究煤质指标对煤尘爆炸的影响,通过20 L球形爆炸容器对具有不同工业成分的煤尘爆炸最大压力上升速率进行测定。运用SPSS软件对测得的煤质指标数据进行科学合理的分析,计算不同煤质指标间的相关系数。结果表明,影响煤尘爆炸最大压力上升速率的指标数据之间具有较大的相关性,空气干燥基下的灰分与固定碳之间的相关系数高达-0.963,属于高度相关。通过主成分分析法提取出"抑制因子"和"激励因子"2大主成分,运用多元线性回归方法建立煤质指标与爆炸最大压力上升速率的计算模型,模型拟合度R值为90.6%。     

趋势面分析在煤矿瓦斯爆炸预警模型中的应用

针对常见的煤矿瓦斯爆炸问题,本文结合趋势面分析法建立瓦斯爆炸预警模型,并通过实际数据验证该模型,得出该模型具有较好的鲁棒特性。通过对瓦斯爆炸综合信息做数据融合,选取瓦斯及氧气浓度作为预警模型的关键性指标,并对有限的离散数据趋势面分析,建立了瓦斯和氧气浓度的趋势面预警模型,得到关键指标的分布特性,实现了对瓦斯潜在危险性的预测和预警。     

改性高岭土抑爆剂对瓦斯煤尘复合爆炸压力的影响

瓦斯煤尘复合爆炸严重影响了煤矿的安全生产,造成了大量的生产损失与人员伤亡。研发能应用在煤矿中高湿低温等复杂环境中的抑爆剂成为了研究的难点与热点。为研发出新型改性高岭土瓦斯煤尘抑爆剂,通过插层改性的方法制备了3种改性高岭土抑爆剂,采用热重分析、扫描电镜和红外光谱分析对样品的热稳定性、表面结构以及官能团变化进行了研究。选用重庆南桐煤样,通过标准筛对煤样进行筛分,通过粒径扫描与扫描电镜观测了煤粉的粒径分布与表面形貌。使用20 L球型爆炸系统对抑制剂抑制瓦斯煤尘爆炸的特性进行了研究,探究改性后高岭土对爆炸最大压力、最大压力上升速率及爆炸峰值时间等爆炸特征参数的影响;基于粉体表征结果及抑爆数据对改性高岭土抑制作用下的瓦斯煤尘爆炸的抑爆机理进行了分析。结果表明:改性高岭土抑爆剂兼具高岭土及插层粒子的双重抑爆效果,改善了高岭土的团聚现象,同时氨基磺酸铵粒子提升了高岭土的热解与抑爆性能。对瓦斯煤尘复合爆炸的抑制性能明显优于改性前粉体,且抑爆效果随着抑制剂质量浓度增加而增大,存在临界质量浓度,试验表明,当改性高岭土与煤尘比例为2∶3,且质量浓度为0.175 g/L时,最大爆炸压力的降幅达到了32.6%,爆炸峰值时间延缓了0.45 s,展现出最佳的抑爆效果。     

瓦斯爆炸对动物损伤的试验研究

在直径2000mm的管道中模拟井下瓦斯爆炸,进行动物损伤试验,通过测试瓦斯爆炸压力、温度和火焰传播速度,分析所测数据和观察动物损伤程度,研究瓦斯爆炸对动物造成的损伤程度,为防止和减小瓦斯爆炸危害提供基础依据。     

改性高岭土抑爆剂对瓦斯煤尘复合爆炸压力的影响

瓦斯煤尘复合爆炸严重影响了煤矿的安全生产,造成了大量的生产损失与人员伤亡。研发能应用在煤矿中高湿低温等复杂环境中的抑爆剂成为了研究的难点与热点。为研发出新型改性高岭土瓦斯煤尘抑爆剂,通过插层改性的方法制备了3种改性高岭土抑爆剂,采用热重分析、扫描电镜和红外光谱分析对样品的热稳定性、表面结构以及官能团变化进行了研究。选用重庆南桐煤样,通过标准筛对煤样进行筛分,通过粒径扫描与扫描电镜观测了煤粉的粒径分布与表面形貌。使用20 L球型爆炸系统对抑制剂抑制瓦斯煤尘爆炸的特性进行了研究,探究改性后高岭土对爆炸最大压力、最大压力上升速率及爆炸峰值时间等爆炸特征参数的影响;基于粉体表征结果及抑爆数据对改性高岭土抑制作用下的瓦斯煤尘爆炸的抑爆机理进行了分析。结果表明:改性高岭土抑爆剂兼具高岭土及插层粒子的双重抑爆效果,改善了高岭土的团聚现象,同时氨基磺酸铵粒子提升了高岭土的热解与抑爆性能。对瓦斯煤尘复合爆炸的抑制性能明显优于改性前粉体,且抑爆效果随着抑制剂质量浓度增加而增大,存在临界质量浓度,试验表明,当改性高岭土与煤尘比例为2∶3,且质量浓度为0.175 g/L时,最大爆炸压力的降幅达到了32.6%,爆炸峰值时间延缓了0.45 s,展现出最佳的抑爆效果。     

基于图像处理的管道瓦斯爆炸火焰传播速度特征

为研究瓦斯/空气预混气体爆炸火焰传播速度特征,利用瓦斯爆炸实验系统开展了9.5%体积分数下的瓦斯爆炸实验,通过高速摄影系统拍摄了爆炸火焰传播图像;分析提出了利用图像相关系数法计算瓦斯爆炸火焰传播速度的基本原理和方法,计算分析了9.5%体积分数瓦斯爆炸全过程中的火焰传播速度动态变化规律。结果表明：爆炸火焰处于加速、减速、反向传播,再加速、减速直至熄灭的过程,火焰不断震荡。进一步地对爆炸火焰进行了细化分析,通过对预处理图像进行横向和纵向的等分,计算视窗中不同部分的火焰传播速度,并与按整体计算的速度进行对比验证。利用该方法可以计算瓦斯爆炸火焰充满整个管道时的传播速度,为研究瓦斯或者其他气体爆炸火焰传播规律提供了一种新途径。     

弓长岭露天铁矿爆破方案的模拟优选

为尽可能地降低弓长岭露天铁矿何家采区生产爆破对周边村民房屋的影响,控制爆破振动负面效应,对其生产爆破在爆区与其附近的何家村之间采用定点观测的方法进行监测。基于现场监测数据,采用数值模拟方法,通过ANSYS/LS-DYNA软件对采区生产爆破过程进行了动态演化,重现了监测爆区的爆破情形。同时,对不同的台阶爆破方案在采区附近村民房屋处产生的振动速度进行了预测,得到其在离采区最近的村民房屋处的爆破质点振动垂直方向最大速度分别为3.64 mm/s和5.82 mm/s,并以低于爆破安全规程允许值为依据,通过分析对比,对采区的台阶爆破方案进行了优选,确定了合理的台阶爆破方案为同段起爆的最多炮孔数增加到2个,为矿山控制生产爆破过程中所产生的振动强度提供了参考。     

煤矿瓦斯爆炸事故调查分析及模拟验证技术

针对我国煤矿瓦斯煤尘爆炸事故特点,建立了煤矿重大灾害(瓦斯、火灾)数据库;通过实验室研究,完善了瓦斯煤尘爆炸的理论和技术基础,建立了瓦斯煤尘存在条件下煤尘云着火特征参数计算方法,开发了计算机仿真软件;初步形成了适合我国煤矿特点的瓦斯爆炸事故调查分析及模拟验证成套技术。     

瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸作用模式

应用连续相、颗粒相计算方法对瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸的传播过程进行数值模拟,并以此对爆炸作用模式及其异同进行研究。根据模拟结果,从不同煤尘云点火机理在爆炸过程中所起主导作用将爆炸模式分别确定为沉积煤尘扬尘爆炸和沉积煤尘火焰燃烧。进一步分析表明：不同爆炸作用模式显著改变冲击波和火焰传播规律,影响小规模诱导火焰区的长度...