极高温条件下瓦斯爆炸极限变化规律研究

在煤矿生产过程中,煤炭自燃、二次爆炸等都极易导致高温环境,为研究极高温条件下瓦斯爆炸极限的变化规律,利用1 L极高温气体爆炸特性测试系统对瓦斯在25、100、200、300、400℃初始温度条件下的爆炸极限进行了实验研究。结果表明:在25~400℃范围内,瓦斯爆炸极限与初始温度大致呈线性关系,且初始温度由25℃升高到400℃时,瓦斯爆炸上限升高了7.7个百分点,爆炸下限下降了1.53个百分点;随初始温度升高,瓦斯爆炸范围增大,爆炸危险性增大。研究得出的结论为预防煤矿极高温条件下瓦斯爆炸事故提供了理论基础。     

矿井特殊气体对瓦斯爆炸特性的影响

瓦斯爆炸是煤矿重大灾害之一。矿井火区中微量气体成分对瓦斯爆炸极限及其它爆炸参数有显著影响,利用自行研制的配气系统和20 L球形爆炸系统,选用3种特殊气体成分作为代表气体,通过实验进行了对比研究。实验结果表明,氢气、异丁烷、正己烷都会对瓦斯爆炸特性产生较大影响,其中正己烷对甲烷爆炸下限影响较大,氢气对甲烷爆炸上限影响较小,最大爆炸压力指数影响的顺序为氢气>正己烷>异丁烷。     

定容条件下瓦斯爆炸超压及爆后气体成分试验研究

为研究瓦斯爆炸超压及爆后气体的危害,利用20L气体爆炸特性测试系统与气相色谱仪研究了不同初始瓦斯体积分数对瓦斯爆炸后的压力及爆后气体的影响和危害。研究发现:瓦斯爆炸初始体积分数在最佳爆炸体积分数附近时爆炸压力最大,对人体危害最强;爆炸后产生的H_2、CO会促进瓦斯的爆炸,且与初始瓦斯体积分数呈一次函数关系,高体积分数瓦斯爆炸后产生的H_2的体积分数会在爆炸极限范围内;爆炸后环境中的CO会使人中毒死亡,CO_2及低体积分数的O_2会造成人员窒息。     

环境温度对预混瓦斯气体爆炸特性的影响

为了研究不同环境温度条件下预混瓦斯气体爆炸特性参数的变化和危险性,利用20 L爆炸特性实验装置,采用夹层和内腔双加热、高压放电点火的方法,对不同环境温度(20～200℃)瓦斯爆炸压力特性、爆炸燃烧特性参数、爆炸极限等参数进行了测试。研究表明:在实验条件下,爆炸最大压力、爆炸反应时间、爆炸点火延迟时间均随环境温度的升高而逐渐降低或减少;当环境温度升高至200℃时,爆炸最大压力降低了43.8%,而爆炸反应时间、点火延迟时间分别减少了54、14.4 ms;压力上升速率受温度影响较小;随环境温度升高,分子内能增加,原来稳定的不燃系统越容易变成可燃、可爆系统,爆炸极限范围变宽。     

高挥发分煤尘对瓦斯爆炸极限的影响

瓦斯爆炸是影响煤矿安全生产的重大灾害之一,煤尘的存在会影响瓦斯的爆炸极限。运用20 L爆炸特性测试系统研究了高挥发分煤尘对瓦斯爆炸极限的影响,并对实验煤样在40~260℃进行了析出气体分析。实验结果表明:在有煤尘参与的条件下,瓦斯爆炸上限变得更低,当加入100 g/m3煤尘后,瓦斯爆炸上限下降到了12.8%。在爆炸下限附近,煤尘对瓦斯爆炸有促进作用,煤尘的存在使得瓦斯爆炸下限会变得更低,加入100 g/m3煤尘后,瓦斯爆炸的下限下降到了3.1%。     

瓦斯、煤尘共存条件下爆炸极限变化规律实验研究

采用20L近球形爆炸特性测试系统对瓦斯、煤尘共存条件下爆炸极限变化规律进行了实验研究。研究发现:在本实验条件下,煤尘的爆炸下限浓度随瓦斯浓度的增加而逐渐下降,纯煤尘时的爆炸下限浓度是28.4g/m3,当加入1.70%浓度瓦斯时,煤尘爆炸下限浓度下降到7.8g/m3,且煤尘爆炸下限与瓦斯浓度呈指数函数关系变化;瓦斯的爆炸极限随煤尘浓度的增加发生改变,且与煤尘浓度呈不同的指数函数关系;纯瓦斯的爆炸上限为15.8%,而加入100g/m3的煤尘后瓦斯的爆炸上限下降到了12.8%;瓦斯的爆炸下限随煤尘浓度的增加逐渐下降,纯瓦斯的爆炸下限为5.10%,而加入100g/m3的煤尘后瓦斯的爆炸下限下降到了3.1%。研究结果为煤矿井下瓦斯煤尘爆炸事故的防治提供理论依据。     

惰性气体抑制矿井瓦斯爆炸的实验研究

通过实验,对比研究了惰性气体CO2和N2对瓦斯浓度爆炸极限和临界氧浓度的影响。实验结果表明,惰性气体CO2和N2对瓦斯爆炸具有一定的抑制作用,且CO2比N2有更好的抑制效果。该研究对矿井瓦斯爆炸事故的预防,指导支链燃烧与支链爆炸的实践,均具有积极的意义。     

不同浓度情况下管道瓦斯爆炸压力传播规律研究

在DN700mm试验管道中进行了不同浓度瓦斯爆炸压力波传播试验。从中可以看出,爆炸压力峰值与传播距离呈三次函数关系;瓦斯浓度对爆炸压力峰值影响较大,当测点距离一定时,压力峰值与浓度成二次函数关系。为煤矿井下隔抑爆装置和瓦斯输送管道隔抑爆装置的研制及安装技术规范制定奠定理论基础,同时,为煤矿瓦斯爆炸事故调查分析提供理论依据。     

瓦斯浓度和火源对瓦斯爆炸传播影响的实验分析

基于瓦斯爆炸冲击波结构的理论分析,用实验方法探讨火源2个因素对瓦斯爆炸传播的影响。指出瓦斯浓度、火源位置及能量是决定爆炸压力峰值大小及显示时间重要因素。     

SiO2纳米粉体抑制瓦斯爆炸的试验研究

为了研究纳米粉体的抑爆作用,采用自主改进容积为20L的近球形抑爆试验系统,测试添加SiO2纳米粉体时的瓦斯爆炸极限、压力等特性参数的变化,并同微米级粉体对比分析其抑爆效果,同时研究粉体质量浓度和点火时间对抑爆效果的影响.试验结果表明:同微米级粉体相比.纳米粉体的抑爆效果更好;质量浓度为0.1 g/L、粒径为 50 nm 的SiO2 粉体可使瓦斯与空气混合气体(瓦斯体积分数7%)的爆炸压力下降约70%,压力上升平均速率下降约90%,爆炸极限范围缩小约43%;超细粉体抑爆剂在固定空间内存在最佳抑爆浓度范围,并不是粉体添加量越大抑爆效果越好;粉体抑爆剂喷洒形成固体微粒气溶胶后存在最佳抑爆时间范围,超出该时间范围抑爆作用衰减明显.     

细水雾影响瓦斯爆炸浓度下限的实验研究

采用自制瓦斯爆炸实验系统进行实验,将相同实验条件下没有施加细水雾时测定的爆炸下限值作为参照值进行比较,通过改变瓦斯爆炸实验管道中细水雾的密度和粒径来研究不同物理状态的细水雾对瓦斯爆炸下限的影响。实验表明:在施加细水雾的条件下,瓦斯爆炸浓度下限值有明显的升高,且在细水雾密度较大和平均粒径较小时瓦斯爆炸浓度下限升高值较大。最后在实验结论的基础上提出了细水雾技术在矿井瓦斯防治方面应用前景。     

煤炭地下气化煤气爆炸极限的研究

煤炭在地下气化过程中生成可燃气体,存在着许多安全隐患。分析了密闭空间混合气体的爆炸极限计算公式,研究了最大允许氧含量和惰性气体对可燃气体爆炸的影响,结果表明,为了防止气化煤气发生爆炸,可以通过控制气化剂的进量或加入惰性气体,使可燃气体在爆炸极限范围以外,为煤炭地下气化的现场安全和可行性提供了依据。     

瓦斯爆炸极限的理论计算及影响因素探析

瓦斯爆炸是煤矿生产的主要灾害之一,了解瓦斯的爆炸极限对瓦斯防治是极其重要的。该文从理论上近似的计算出瓦斯的爆炸极限,并且分析了瓦斯爆炸极限不是固定不变的,而是受其它可燃气体、初始温度、初始压力、煤尘和惰性气体等因素的影响。     

隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的管道实验研究

为了有效地减少瓦斯爆炸事故的发生,降低其破坏能力,研发了一种隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的管道实验系统,并通过该实验系统分别进行了有无水幕、不同瓦斯浓度、不同流量条件下隔爆水幕作用效果的对比实验,研究了隔爆水幕对瓦斯爆炸的阻隔效果。研究结果表明,隔爆水幕有良好的阻隔效果,在瓦斯浓度为9.5%、喷头喷水流量为16.4 L/min时隔爆效果最佳。     

煤矿瓦斯爆炸水幕抑爆系统研究

介绍了一种新研制的水幕抑爆系统,并对其抑爆效果进行了实验验证。实验研究表明,水幕抑爆系统在一定条件下,能够有效地抑制井下瓦斯爆炸过程。水幕抑爆系统在喷嘴主要参数、安装方式、水幕间距确定情况下,抑爆效果主要与各装置安装位置、喷雾压力、喷雾强度和水幕带长度有关。水幕抑爆系统的研制,为有效抑制井下瓦斯爆炸提供了一种新型的方法,特别是对煤矿发生的二次爆炸或多次爆炸具有更好的抑制效果,而且可以降低由于爆炸反应升高的环境温度,保护水幕设施后的人员和设备,防止温度过高引起的二次爆炸。     

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。     

超细磷酸铵盐干粉抑制瓦斯爆炸的实验研究

磷酸铵盐干粉是哈龙灭火剂的最佳替代品之一,同时,超细干粉的灭火效果要远远大于普通的干粉灭火剂。将超细磷酸铵盐干粉用于抑制瓦斯爆炸,采用容积为20 L近球形气体抑爆实验系统,测试粒径为22μm的超细磷酸铵盐干粉对瓦斯的抑爆效果。实验结果表明:该超细磷酸铵盐干粉使浓度为7%的瓦斯最大爆炸压力pm最大降低32%,同时,粉体最佳抑爆浓度为50 g/m3。实验证明,抑爆粉体的抑爆效果不仅与粉体的浓度有关,同时也与瓦斯浓度有一定的关系。     

不同煤种对瓦斯煤尘爆炸影响的实验研究

为了进一步探究不同煤种参与的瓦斯煤尘爆炸的传播规律,选取3种具有代表性的煤尘在自制的半封闭管道内进行试验,主要研究了瓦斯煤尘爆炸火焰传播速度、火焰面发光强度和最大爆炸压力。研究结果表明:瓦斯煤尘爆炸的最大爆炸压力和火焰传播速度皆随着煤尘浓度的增加呈先上升后下降的趋势;存在着一个最佳的瓦斯浓度和煤尘浓度,使火焰传播速度达到最大,发光强度也达到最大;火焰传播速度、最大爆炸压力和爆炸产生的发光强度都是按褐煤、烟煤、无烟煤依次降低。     

煤矿瓦斯爆炸特性研究现状及发展方向

分别从理论、实验和数值模拟三方面介绍了近年来国内外在瓦斯爆炸特性方面的研究现状和研究成果。通过分析表明,目前对瓦斯爆炸特性方面的研究虽取得了一定的研究成果,但还有待进一步研究,特别是初始温度、初始压力、惰性气体含量及点火能量等对瓦斯爆炸特性的影响缺乏系统的研究。