煤矿其他可燃气体对空气中甲烷爆炸极限的影响

为研究矿井火区中一氧化碳(CO),氢气(H2),乙烯(C2H4)和乙烷(C2H6)等可燃气体对空气中甲烷(CH4)爆炸极限和爆炸危险度(F值)的影响及双组份可燃气体爆炸界限和爆炸危险度的变化,采用空气中可燃气体爆炸极限测定方法完成一系列试验,测定加入不同体积分数其他可燃气体时CH4的爆炸极限。其他可燃气体的加入,均使空气中CH4和混合可燃气体的爆炸界限加宽;同时加大了CH4和混合可燃气体的爆炸危险度。试验结果表明:加入C2H4气体对CH4爆炸极限影响较大,使CH4及其双组份混合气体的爆炸危险度明显增大;加入量为2.0%时,CH4的F值增加了540%。而加入CO气体比加入C2H6,C2H4和H2等气体对CH4及混合气体的爆炸极限影响都小。

基于FLACS的受限空间瓦斯爆炸数值模拟

为了对矿井瓦斯爆炸灾害进行有效防治、安全评估和事故调查,采用XKWB-1型近球型密闭式气体爆炸特性测试装置进行甲烷爆炸实验,并应用FLACS软件对该爆炸过程进行数值模拟,二者对比表明添加辐射模型的模拟与实验结果基本吻合,平均误差1.88%,说明辐射换热是瓦斯爆炸过程中除热传导和热对流外主要的热量传递方式。模拟结果表明,瓦斯爆炸燃烧波以近球面波的形式向四周传播,小空间内各点压力很快达到均匀,从容器壁面到点火源处温度梯度不断增大;当火焰面传至壁面附近时,未燃气体受壁面作用产生回流,上下、左右的回流气体相遇形成的涡旋使火焰加速,在可燃性气体燃烬时爆炸超压达到最大值。添加辐射换热模型的模拟结果误差基本满足工程需要,可应用于更复杂空间的瓦斯爆炸过程模拟。

小型管道中瓦斯爆炸火焰传播特性的实验研究

自行设计了内径88mm、壁厚6mm、总长1600mm、点火孔20mm的小型瓦斯爆炸实验管道，结构简单、操作方便，具有可观察性。采用高速摄录分析系统，对不同浓度瓦斯爆炸初期火焰传播特性进行了实验研究。结果表明：瓦斯爆炸初始阶段，火源引爆瓦斯到形成明显的、大强度的火焰传播的时间约为10—30ms；随着瓦斯浓度增大，爆炸感应期逐渐变短；瓦斯爆炸的火焰传播有一个突变过程，瓦斯浓度越大，达到突变的时间越短；当燃烧波在开始移动到5—10倍巷道宽度距离后，便开始明显加速，达到爆燃；当瓦斯爆炸火焰冲出管道时，爆炸火焰速度又一次加快。实验结果验证了该实验台研究瓦斯爆炸是可行的。

小尺寸管道内二氧化碳抑制甲烷爆炸效果的实验及数值模拟

为了有效防治矿井瓦斯爆炸事故,以瓦斯的主要成分甲烷作为模拟气体,运用自主设计改装的XKWB-S型小尺寸石英玻璃管道实验系统,结合高速摄影仪,并采用FLACS数值模拟软件,研究惰性气体抑爆条件下甲烷燃烧爆炸特性,进行体积分数为6%~27%的CO2抑制体积分数为9%CH4爆炸的实验及数值模拟,结果表明：各组分混合气体在爆炸传播过程中,爆炸压力、火焰锋面速度和气体运动速度均呈现一定程度的波动,且压力和速度没有同时达到最大值;CO2的加入有效抑制了甲烷/空气反应,且添加CO2体积分数越大,抑爆效果越明显,模拟结果与实验结果基本吻合。

煤矿井下灾区水凝胶密闭填充材料性能研究

针对目前矿井密闭填充材料在应用中的局限性,采用双溶液混合法制备了新型水凝胶密闭填充材料,研究了该材料胶凝时间影响因素、热稳定性与力学性能等.结果表明：胶凝温度每升高10℃,材料的胶凝时间大约减小1/2-1/3;且与引发剂浓度的-1/2次方成正比,与促凝剂含量呈一次线性关系.材料的失水率随加热时间增长呈线性增大,与加热温度的二次方成正比,与引发剂含量基本没有关系.另外,材料的变形率与单体添加量、交联剂浓度、促凝剂含量有关,弹性模量出现阶段性的变化,且分界点一般出现在纵向形变为50%的点处.

NH_4H_2PO_4粉体热分解产物在瓦斯爆炸中的作用

NH_4H_2PO_4粉体的吸热分解热效应一直被认为是NH_4H_2PO_4粉体抑爆的重要原因。为了进一步揭示NH_4H_2PO_4粉体吸热分解后对甲烷爆炸的作用,采用自主改进的XKWB-1型20 L近球型密闭式气体爆炸实验系统,测试NH_4H_2PO_4粉体热分解产物氨气和五氧化二磷加入后的甲烷爆炸压力参数,分析NH_4H_2PO_4粉体热分解产物对甲烷爆炸过程的影响。结果表明:NH_4H_2PO_4粉体热分解产物氨气和五氧化二磷对甲烷爆炸过程的影响均呈现出了一定的弱化作用,且氨气对高体积分数甲烷爆炸弱化效果更明显。另外,分解产物氨气对甲烷爆炸的弱化作用明显大于五氧化二磷,这一贡献对比对于高体积分数的甲烷更加显著。

纳米粉体抑制矿井瓦斯爆炸的实验研究

针对目前粉体抑爆剂抑制矿井瓦斯爆炸的局限性,采用自主改进的20 L近球型瓦斯抑爆实验系统进行纳米粉体的抑爆实验。其结果表明:同微米级粉体相比,纳米粉体的抑爆效果更好,甲烷最大爆炸压力、压力上升平均速率分别下降了70.5%和90%以上,爆炸压力峰值时间延长了3倍多;依据纳米粉体表面效应理论,从对爆炸过程中自由基的抑制作用分析了纳米粉体特殊的阻燃抑爆作用,并对纳米粉体及相关技术抑爆进行了展望。

基于Gaussian的瓦斯爆炸微观反应机理

为了从微观热力学和动力学角度揭示瓦斯爆炸机理,应用Gaussian软件,采用密度泛函(DFT)理论的B3LYP/6-31G方法对低温阶段瓦斯爆炸自由基链式反应进行定量分析,优化得到各步反应反应物和产物的稳定构型及相应构型参数,计算得到各反应的反应焓变、吉布斯自由能和活化能等重要参数。结果表明:链引发反应CH4+O2→C H3+H O2进行缓慢,反应焓为259.26kJ/mol,吉布斯自由能为210.68kJ/mol,需吸收大量热量才能激发反应进行。CH 2O+O2→HO2+HCO作为链分支在整个反应中起到至关重要的作用,相应的活化能为193.91kJ/mol,对瓦斯氧化加速达到爆炸有决定性意义。该结论对瓦斯爆炸机理的深层次研究及瓦斯爆炸防治提供了理论依据。

天然纤维水镁石在阻燃材料中的应用

论述了我国天然纤维水镁石 (FB)的结构、性能及其资源概况 ,介绍了它的加工工艺及其在阻燃材料中应用的试验成果及前景。

CO_2抑制甲烷-空气链式爆炸微观机理的仿真分析

为从分子角度研究CO2在甲烷爆炸过程中的作用以及抑制机理,应用Gaussian 09软件,运用密度泛函(DFT)理论的B3LYP/6-31G方法,对用相关基元反应作仿真定量分析和仿真热力学与动力学分析。通过假设和验证,初步揭示CO2在甲烷爆炸过程中的抑制机理。结果表明,CO2是以稳定的第三体存在,未参与原子交换反应,但CO2促进了甲烷爆炸链引发中的甲基自由基的结合反应,降低了关键自由基甲基的浓度,中断了甲烷爆炸链,同时乙烷的氧化反应不会强化甲烷的爆炸反应。

NH_3对甲烷链式爆炸的微观作用机理

为了从分子角度分析NH_3在甲烷爆炸过程中的作用,研究NH_3对甲烷链式爆炸的微观作用机理,应用Gaussian 09软件,运用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G方法进行相关基元反应的定量分析,并进行了微观热力学和动力学分析,通过假设和验证的过程初步揭示了NH_3阻尼甲烷爆炸的微观机理。结果表明:NH_3通过与CH_4争夺某些关键自由基、OH和关键反应物O_2,减少甲烷氧化反应关键自由基和反应物,抑制了甲烷爆炸链发展,从而达到抑爆的目的。

一种煤矿用新型快速胶体防爆密闭墙

为了防止煤层自燃和有害气体扩散或者瓦斯(煤尘)爆炸,煤矿井下常常需要建造防爆密闭墙隔绝火源、发火区以及瓦斯富集区。本文针对目前矿井密闭墙在应用中的局限性,提出了一种矿用新型快速胶体防爆密闭墙,由防爆外袋和水凝胶内充填材料组成。

矿井密闭填充材料力学性能分析与稳定性预测

采用水凝胶密闭填充材料建造密闭墙是防止煤层自燃、有害气体扩散或者瓦斯爆炸的方法之一。通过一系列单向压缩试验,分析了吸水性单体、交联剂、促凝剂的含量等对水凝胶内填充材料力学性能的影响。并利用灰色GM(1,1)预测模型对水凝胶密闭填充材料进行了持久稳定性分析。实验发现,随着单体与交联剂添加量的增加,水凝胶材料的弹性模量增大,强度提高,弹性减弱;而促凝剂含量的影响正好与之相反。同时水凝胶材料的应力-应变曲线出现了阶段性变化,且分界点的位置由材料本身的形变所决定,一般出现在纵向形变为50%处;模型精度较好,亲水性单体浓度增大,水凝胶材料的持久稳定性也较好。

矿井火区塑性胶体充填封堵材料的试验研究

矿井煤层自燃主要是由于漏风供氧引起的。利用黄土与水制成的浆液,在其中加入一定量引发剂、增稠悬浮剂、胶凝剂等,开发出一种塑性胶体(黄土)充填封堵材料,能够满足巷道封堵需要,可用其在井下巷道中建立密闭墙,堵塞漏风。通过中试试验考察了浇注工艺,从而为防止煤层自燃或者为了防止有害气体扩散建立密闭墙提供了一种行之有效的方法。

基于SPSS的多元爆炸性气体相关性分析及回归模型研究

基于煤矿火区常见的5种指标性可燃气体对CH4爆炸极限的影响实验数据,应用SPSS软件进行多组分爆炸性混合气体对CH4爆炸极限影响的相关性研究,并且建立回归模型,为矿井可燃性气体的进一步研究提供一种简便、实用的数据分析和探究方法。

淮南矿区粘土灌浆材料的实验研究

淮南矿区长期以来主要采用以灰砂粘稠剂为悬浮剂的粉煤灰灌浆材料进行煤层自燃治理。为了改变粉煤灰浆液悬浮效果较差的状况,选取粘土作为灌浆材料,通过系列实验研究了稠化胶体悬浮剂JXF1930和复合胶体胶凝剂FCJ12对其悬浮性、胶凝性、假塑性、粘稠度的影响,同时对粉煤灰和粘土两种灌浆材料的经济效益进行了对比分析,总结出了粘土灌浆材料自悬浮性、流动性、胶凝性均较好,且成本低的优点。

活化水蒸气控制瓦斯爆炸的实验

在自行设计的内径88mm、总长1600mm的小型瓦斯爆炸控制实验装置上,采用高速摄录分析系统,对活化水蒸气控制瓦斯爆炸进行了实验研究。普通水经过高能物理方法处理后,可转变成比普通水分子团直径小一半的由5～8个水分子组成的小分子团活化水,然后通过水蒸气发生器转化成活化水蒸气,在瓦斯爆炸过程中起到了均相等径抑制作用和纳米活化控制作用。实验结果表明,加入活化水蒸气后的瓦斯爆炸感应期明显延长,火焰在管道中的传播时间延长,火焰平均传播速率减小,控爆效果明显提高。

因子分析法在矿井瓦斯爆炸危险性评价中的应用

采用因子分析法处理各评价指标体,采用SPSS软件进行数据分析处理,能够全面反映影响矿井瓦斯爆炸的因素特征,做出科学、客观的评价。实例分析结果表明,评价结果准确,具有良好的实际应用价值。

不同类型磨机对纤维水镁石超细粉碎的试验研究

采用搅拌磨 (湿法 )和振动磨 (干法 )两种不同设备 ,对纤维水镁石 (FB)进行超细粉碎试验。试验结果 :用振动磨超细FB ,产品中位径是搅拌磨的 1/ 5左右 ,比表面积为搅拌磨的 3 6倍左右。实验表明 :振动磨对FB超细粉碎效果较好 ,最佳研磨时间为 3h ,FB超细粉体的中位径D50 为 1 5 3μm ,比表面积SA 为 2 60 6m2 /g 。

地铁隧道火灾模拟及人员疏散研究

利用FDS软件,设置的火源强度为7.5 MW的火灾,模拟火灾发生在隧道中点及疏散通道A口附近的条件下,地铁隧道内3种不同通风风速对人员疏散的影响。将疏散通道口处人眼特征高度的烟气能见度、温度和CO浓度到达临界指标的时间作为可用疏散时间,再通过经验公式计算所需安全疏散时间,判定疏散的安全性。结果表明,列车和火源均在隧道中部时,人员均能够安全疏散;列车在隧道中部,而火源在进风口一侧时,只有在无风条件下人员能够安全疏散。