瓦斯爆炸过程中爆炸波的结构变化规律

在实验的基础上，研究了管内瓦斯爆炸过程中爆炸波结构变化规律。研究结果表明，管内瓦斯爆炸过程中所产生的爆炸波有两个峰值，第一峰值为爆炸波压力，第二峰值压力为火焰到达后加热气体升压所致。形成激波后，爆炸波两峰值往下游传播越来越靠近，测试结果与爆炸传播理论是相互验证的。     

THE RHEOLOGICAL PROPERTIES AND OUTBURST MECHANISM OF GASEOUS COAL

Coal and methane outburst is one of the harmful disasters in coal mines. We have studied the rheological properties of gaseous coal in laboratory and obtained its rheological fracture principle. This principle can better explain and describe the outburst mechanism of gaseous coal. Thereby a rheological hypothesis of coal and methane outburst is put forward in this paper.     

矿井瓦斯爆炸危险性分析评价系统

针对目前煤矿安全生产过程中存在的瓦斯爆炸问题，采用事故树分析法并结合安全系统工程中的人-机-环境理论分析评价煤矿瓦斯爆炸，利用VB集成式开发环境和功能强大的高级ACTIVEX控件及方便简洁的编程语言，开发了基于WINDOWS98环境下的瓦斯爆炸危险性评价软件。     

瓦斯动力现象危险性预测新指标应用研究

以开滦集团马家沟矿为例，分析了该矿的地应力、瓦斯压力及构造煤的分布规律；统计了它的动力现象空间位置分布状况；提出了以空间位置坐标和地质构造程度为基本参数的动力现象区域危险性预测新指标及其临界值。检验结果证实该指标及其临界值准确可靠。     

基于欧拉-欧拉方法的冲击波扬尘特征及其影响因素

为了研究爆炸冲击波前气流的扬尘特征及其关键影响因素,基于欧拉-欧拉方法,对不同冲击波前流速、沉积粉尘密度和粉尘粒径对扬尘效果的影响进行了模拟研究.结果表明:沉积粉尘在较低的冲击波前流速(100～300m/s)条件下,具有较理想的扬尘效果;粉尘密度在1 000～3 000kg/m3范围内,沉积粉尘的密度对其扬起特征影响较小;粉尘粒径对冲击波的扬尘特征影响明显,在粉尘颗粒较大时(大于0.1mm),由于颗粒受重力作用明显,扬尘效果不佳;在粒径较小时,粉尘可以在巷道空间内得到较好的分散,形成的粉尘团簇的各粉尘层分布均匀.     

采空区自燃带数值模拟方法研究

提出了一种基于虚拟概念"截断温度"来进行采空区自燃带数值模拟的方法.该方法的基本思想是:1)取煤自燃的临界温度(一般为70℃左右)为截断温度;2)在模拟过程中,当煤温达到或超过该温度时假设煤氧化反应速率不再随着温度的升高而升高;3)模拟收敛后,将温度场中达到或超过截断温度的区域划定为自燃带.分析表明,该模拟所得自燃带的物理意义就是采空区内能够发生自燃的最大可能范围.最后,针对一处真实采空区,利用该方法对其自燃带分布进行了模拟分析.模拟结果与现场观测结果非常相似,证明了该方法的适用性.     

管道壁面散热对瓦斯爆炸传播特性影响的研究

在实验室对几何尺寸为80 mm×80 mm的爆炸钢质管道进行了研究,通过在内壁加贴绝热材料,采用高精度动态数据采集分析系统,测量爆炸过程中的火焰、爆炸波参数,研究了瓦斯爆炸过程中壁面散热对火焰传播速度、爆炸波超压峰值及爆炸波波速的影响.结果表明:壁面散热条件对瓦斯爆炸传播特性影响非常明显,内贴绝热材料管道的火焰传播速度和爆炸波超压值、波速均比光滑管道有大幅提高,并可诱导激波的产生,其原因是管道内贴绝热材料后,壁面散热大幅减小.减少的热量一部分通过导热、扩散向未燃气体传递,一部分通过膨胀做功使爆炸波强度增大,两者均使火焰传播速度、爆炸波强度增加.从爆炸能量特征及能量守恒的角度进行了理论分析,实验结论与理论分析相吻合.     

纳米级别铝粉粉尘爆炸的实验研究

以3种不同粒径的纳米铝粉为研究对象,采用20L球形爆炸测试装置对纳米铝粉的爆炸特性进行了实验研究.通过对实验过程中纳米铝粉的爆炸过程和爆炸特性数据的分析,得出纳米铝粉的爆炸规律.纳米铝粉的最大爆炸压力和最大压力上升速率受粉尘浓度的影响.当粉尘浓度在0.50kg/m3以下时,爆炸压力随粉尘浓度的增加而有较明显的增大,并逐渐趋向最大值,并在一定范围内趋于稳定;当浓度超过1.25kg/m3以后,最大爆炸压力随粉尘浓度的增加而减小.最大压力上升速率随粉尘浓度的变化与最大爆炸压力随粉尘浓度变化的规律相似.     

基于动态扩散的煤层多场耦合模型建立及应用

为研究瓦斯抽采过程中煤层瓦斯流场演化规律,本文基于双重孔隙介质的假设,建立了应力场、渗流场和扩散场多场耦合模型,引入了动态扩散系数,使模拟结果更接近实际情况.结果表明:随着测点与钻孔距离的减小,煤层渗透率先减小后增大;瓦斯扩散系数的衰减系数λ在抽采初期对渗透率空间分布影响不显著,后期随着扩散系数的快速衰减,渗透率空间分布差异变大.当λ≤1×10~(-7)时,渗透率随时间先降低后升高;当λ≥2×10~(-7)时,随时间的增加,渗透率由先降低,再升高,然后再降低的变化趋势转为一直降低.衰减系数越大,裂隙内瓦斯压力衰减越快,基质孔隙压力衰减越慢.采用裂隙压力测得的有效抽采半径随时间增长越来越快,而采用基质孔隙压力测得的有效半径随时间增长逐渐趋于平缓,说明基质孔隙压力是确定钻孔有效抽采半径的合理指标.     

基于响应面法的钻割一体化喷嘴稳健性优化

针对现有钻割一体化喷嘴可靠性及破岩能力较差的问题,在泵压(30 MPa)一定的条件下,基于Hashish切割理论,以喷嘴出口直径、收缩角、出口圆柱段长度以及锥形直线段长度为设计变量,以喷嘴出口轴心速度为响应变量,结合喷嘴特征参数与钻割一体化钻头的匹配及加工精度问题,选择适当的约束条件,以喷嘴出口轴心速度最大为优化目标,采用响应面法(RSM)结合物理试验验证,在单因素筛选实验的基础上,建立了响应变量与其主控因素之间的响应面模型,分析了各主控因素之间交互作用对响应变量的影响规律,对适合松软煤层的大直径喷嘴进行稳健性优化.试验验证表明:相同条件下,喷嘴流量系数提高了1.26%,冲蚀体积明显增加,破岩能力及效果增强.