障碍物数量对含尘瓦斯爆炸特性影响的试验和数值模拟研究

为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应,运用中尺度激波管道和激光纹影系统,对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化,分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸,对试验结论进行补充说明。结果表明,障碍物对爆炸火焰的加速作用在单一瓦斯参与下更加强烈。煤尘的加入使得流场湍流度增大,混合爆炸释放更多能量,激波强度增大,爆炸压力提升。障碍物对火焰的影响仅在其附近有效,障碍物下游最大超压明显提升。随障碍物数量的增加,激波反复振荡、叠加,使得压力升高,湍流度增加,火焰形成射流并加速燃烧。火焰传播速度和最大超压与障碍物数量呈正相关关系。

磷酸二氢铵对甲烷爆炸火焰结构影响的抑爆试验研究

本研究旨在探讨磷酸二氢铵对甲烷/空气爆炸火焰传播和结构的直观影响。基于能量守恒和化学动力学原理,在60L定容燃烧弹中进行甲烷抑爆试验,利用纹影技术获取爆炸火焰传播图像并进行分析。试验结果表明,磷酸二氢铵对爆炸火焰有减弱作用,并且随着其浓度增加,火焰传播速度下降显著,火焰半径缩小,在接近最佳甲烷气体爆炸浓度时,效果更加明显。其中,150 g/m 3磷酸二氢铵抑制9.5%、8.0%浓度甲烷爆炸体现出高效性。此外,磷酸二氢铵使甲烷爆炸反应时间延长,表现为流场中自发光时间的显著增加。从热力学角度来看,磷酸二氢铵的分解吸热效应降低了火焰温度,不仅减缓火焰传播速度,也导致火焰边界呈现出片状和变薄的特征。这种现象在甲烷浓度为11%时表现得尤为突出,进一步证实了磷酸二氢铵作为抑爆添加剂的潜在效能。

喷尘压力对磷酸二氢铵分散状况及抑制甲烷爆炸影响实验研究

本研究旨在探究不同喷尘压力下喷射磷酸二氢铵对其分散状况及抑制9.5%甲烷爆炸特性的影响。通过在60 L定容燃烧弹中进行实验,将高速摄像和压力传感器采集到的数据进行处理并结合热力学和空气动力学进行分析,发现喷尘压力通过影响分散状况对磷酸二氢铵的抑爆效果产生显著影响。实验结果表明,在1.2 MPa的喷尘压力下,3 g和6 g磷酸二氢铵的分散效果不佳。9 g磷酸二氢铵在各种喷尘压力条件下均能实现较为均匀的分散,尤其在0.8 MPa喷尘压力下表现最为显著。在较高的喷尘压力下,磷酸二氢铵对爆炸初始发展的抑制效果有所减弱。0.8 MPa的适中喷尘压力条件下,磷酸二氢铵展现出了优异的分散及抑爆效果。这些发现为理解喷尘压力对磷酸二氢铵抑制甲烷爆炸效果的影响提供了重要的实验依据,并对制定有效的矿井防爆措施具有重要的指导意义。

定容燃烧弹内含煤尘甲烷爆燃火焰传播特性试验研究

为探究煤尘对甲烷爆燃火焰的直观影响,在定容燃烧弹(Constant Volume Chamber,CVC)内利用激光纹影技术获取了甲烷球形火焰纹影图像及含煤尘甲烷火焰纹影图像,分析了不同体积分数甲烷火焰(6.5%、8.0%、9.5%)的不稳定性,对比了不同质量浓度煤尘(5 g/m^(3)、10 g/m^(3)、15 g/m^(3)、20 g/m^(3)、25 g/m^(3))对甲烷火焰的影响,分析了含煤尘甲烷火焰传播机理。结果表明,定容燃烧弹内球形火焰发展经历了层流火焰、胞状不稳定火焰。煤尘对甲烷火焰的影响呈明显的阶段特性:在层流燃烧阶段,煤尘因吸热抑制火焰传播,且煤尘质量浓度越高,抑制作用越强;散布的煤尘可对火焰锋面产生扰动,使火焰加快发展为胞状不稳定火焰,且甲烷体积分数越接近化学当量比,煤尘质量浓度越高,火焰可更快发展为胞状不稳定火焰;随着化学反应速率提高,火焰温度上升,煤焦开始参与反应并增强流场自发光及反应持续时间。

基于组合赋权与TOPSIS法改进煤与瓦斯突出风险评价模型

为了更准确合理地评价煤与瓦斯突出风险,通过理论研究和现场调研,从地应力、瓦斯、煤岩体物理力学性质等3方面构建煤与瓦斯突出指标等级判据,基于耦合层次分析法和熵权法得到组合赋权和逼近理想解排序法(TOPSIS),建立煤与瓦斯突出风险评价模型,并用煤矿3个煤层实际工程案例验证模型的合理性与可行性。研究结果表明:以煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量为主要表征的瓦斯是影响突出风险的主导因素,同时地应力和煤岩体的作用也不容忽视;基于组合赋权与TOPSIS的煤与瓦斯突出风险评价煤矿7号、8号和10号煤层具有突出风险,风险等级为一般风险Ⅲ级,与现场实际相符,且模型评价结果更加精确。模型可以对煤层突出风险及影响突出的各因素进行评价,便于矿井防突措施的实施,可为保护层开采选择提供依据,具有较强的实用性。

基于博弈组合赋权与秩和比法的煤矿通风安全生产标准化管理体系建设研究

通风是保障煤矿工作人员空气供给和控制井下易燃易爆气体浓度在安全范围内的重要手段,国家矿山监察局要求煤矿企业积极创建安全生产标准化以不断增强通风管理。本文构建包含3个一级指标和8个二级指标的煤矿通风安全生产标准化建设水平评价体系,结合博弈论组合赋权法(CW)兼顾专家经验知识和数据客观信息,耦合层次分析法(AHP)确定的主观权重和CRITIC法确定的客观权重得到评价体系中各指标的组合权重;实例应用该模型分析陕西彬长矿区某矿当前通风达标建设中的事故隐患,并使用秩和比综合评价法(RSR)对其水平等级进行综合评价,结果表明:风筒敷设、装备措施、风量配置和系统管理是达标建设的重点;综合评价模型有效验证了煤矿的标准化建设水平等级,可为煤矿企业一级标准化达标建设工作与事故隐患整改提供依据。

矿井瓦斯爆炸传播的尺寸效应研究

基于瓦斯爆炸传播过程的理论分析 ,确定了表征瓦斯爆炸传播过程的主要物理参数 ;通过在两条巷道中进行了瓦斯爆炸传播的对比实验 ,指出了瓦斯爆炸传播过程的尺寸效应存在的原因。笔者认为 :因为巷道支护设备使巷道有效面积的减少和壁面粗糙度的变化 ,尺寸效应使大断面巷道在可比条件下 ,发生瓦斯爆炸时 ,爆炸波的火焰、压力。

矿井瓦斯爆炸传播的试验研究

通过用实验方法 ,在断面积 7 2m2 的方形断面巷道中进行了瓦斯爆炸的传播特性研究。研究结果表明 ,瓦斯爆炸火焰区长度大于瓦斯积聚区长度 ,两者之比为 1∶(3～ 6 ) ,瓦斯爆炸传播路线上各点压力上升到最大值需要一个延迟时间。研究结果对瓦斯爆炸事故勘察和阻隔爆技术措施设计有一定的参考价值。

封闭管道内瓦斯爆炸传播过程中障碍物形状影响效果研究

为研究封闭管道内不同形状障碍物对瓦斯爆炸的影响,运用数值模拟软件Fluent,对比分析不同形状障碍物影响下火焰传播速度、最大超压以及爆炸流场结构的变化;运用中尺度激波管道和激光纹影系统,研究封闭管道内无障碍物和矩形障碍物存在时,冲击波和火焰传播,最大超压和火焰传播速度变化情况,对数值模拟结果进行补充。研究发现,封闭管道内最大超压随传播距离的增加而增大,火焰经历“加速-减速”过程。障碍物对火焰的加速作用主要存在于障碍物附近,火焰经历“加速-减速-再加速-再减速”过程。火焰越过障碍物前受流动压缩影响产生加速,在障碍物上方受剪切层影响,火焰下侧产生湍流扰动,加速传播;火焰越过障碍物后,与障碍物下游涡旋相互作用,形成湍流火焰,加速向下游传播。薄板障碍物对火焰传播速度和最大超压的提升效果最大,其次为长方形,三角形和圆形障碍物。在障碍物附近和其下游,最大超压相较于无障碍物情况下有明显提升。

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。

国内煤矿瓦斯强化抽采增透技术的现状及发展

简要回顾了国内煤矿瓦斯抽采的发展历程,重点阐述了近年来煤矿应用的和目前正在研究的水力压裂、水力割缝、松动爆破、深孔预裂爆破、旋转水射流扩孔、高压磨料射流割缝、复合射孔等瓦斯强化抽采增透技术的原理、现场应用实例及适用性,说明了开发研究瓦斯强化抽采增透新技术是我国煤矿瓦斯抽采技术的发展重点和主要发展方向。

置障条件下的矿井瓦斯爆炸传播过程数值模拟研究

对瓦斯爆炸传播过程中障碍物激励效应的物理机制进行了分析,并构建了相应的物理模型.在3种情况下对冲击波经过障碍物附近时的变化特征进行了数值模拟.结果表明,非燃烧区的障碍物同样存在激励效应,激励效应取决于瓦斯爆炸冲击波的初始强度,即爆轰状态激励效应最为强烈.

激波诱导瓦斯气体爆燃的三维数值模拟

基于激波诱导瓦斯爆炸的19步化学反应模型,建立了三维非定常守恒方程,采用迎风的TVD格式对方程进行数值离散,数值模拟了氢氧燃烧驱动点燃甲烷和空气混合气体的爆炸过程,根据爆炸产物以及流场中压力和温度变化的结果,说明了激波诱导瓦斯爆炸的物理机制,同时验证了程序在模拟化学反应起主导作用的瓦斯预混爆炸现象中的可靠性和精确性,为研究煤矿瓦斯爆炸过程的特性,制定有效的防爆、抑爆技术措施提供了技术和理论支持。

瓦斯爆炸传播过程中矿车激励效应的实验研究

为了分析矿车在矿井瓦斯爆炸传播过程中的激励效应,模拟井下工作环境,构建了实验管道,按照比例建造了矿车模型,分别设定一个矿车和三个矿车链接两种实验工况进行试验。根据冲击波传播过程中激励效应的形成机制,以爆炸传播过程中火焰和冲击波波阵面变化测试为主要测试目标,采用激光纹影的测试方法,分别观测了两种工况条件下下矿车区域附近爆炸冲击波畸变情况,捕获了冲击波经过矿车附近时,冲击波变化特征。根据试验观测,当冲击波经过障碍物附近时,波阵面明显发生畸变,而当三个矿车存在时,火焰出现了回流和绕流现象,燃烧强度和速度都明显增加,这一实验结果一方面证实了矿车对瓦斯爆炸存在明显的激励效应,同时指出矿车数量多,激励效应会更强。本文研究结果对瓦斯爆炸事故阻爆、隔爆技术开发和事故调查有一定的指导意义。

煤矿瓦斯爆炸事故中矿车激励效应的数值模拟

基于矿井生产环境,构建了相应的物理模型、数学模型,进行了数值模拟。模拟过程中,考虑了化学反应,将爆炸热力学过程和基元反应耦合,采用TVD格式进行数值离散。结果揭示巷道中设置1～3辆矿车时,瓦斯爆炸冲击波及其火焰波的结构和参数变化特征。数值模拟与实验结果对比分析表明,单一矿车和多辆矿车在激励效应存在明显不同,矿车数量增加,激励效应更加显著。

瓦斯爆炸传播过程中障碍物激励效应的数值模拟

笔者对瓦斯爆炸传播过程中的障碍物的激励效应的物理机制进行了分析 ,并构建了相应的物理模型 ,设计了 3种情况下 ,对冲击波经过障碍物附近时的变化特征进行了数值模拟。结论表明 ,非燃烧区的障碍物同样存在激励效应 ,激励效应取决于瓦斯爆炸冲击波的初始强度 ,即爆轰状态激励效应最为强烈。

甲烷爆炸传播过程膜状障碍物的激励效应研究

针对管状空间内膜状障碍物对甲烷爆炸传播的激励效应现象,基于机理分析进行了数值模拟和实验研究,计算分析薄膜附近爆炸冲击波压力峰值大小与火焰速度变化,同时运用激波管道进行相同工况条件下的实验,并对两者结果对比分析,发现有无膜状障碍物的压力峰值相差6倍以上。研究表明,膜状障碍物的激励效应是破膜以后形成的带压燃烧,提高了燃烧速率,导致甲烷爆炸的火焰传播速度剧增。实验结果一定意义诠释了同样数量的甲烷气体爆炸在不同环境内后果上的巨大差异,研究结果对矿井瓦斯爆炸事故调查及防治具有指导意义。

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。

有源巷道中粉尘运移与浓度分布规律的实验研究

根据 矿井主要 生产性尘 源的分 布及发尘 特征，构 建了３ 种实 验模 型进 行粉 尘运 移和 浓度分布实 验结果 表明，风 速和尘源 是决定 尘源附近 区域粉 尘分布的 关键因素 图８ ，表２ 。

天然气高压输送管道微量泄漏TDLAS检测技术理论研究

天然气输送管网规模随着城镇化进程加快而急剧扩大,高压管道气体微量泄漏的威胁日益严重,传统检测方法不能实现连续地精确检测。利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)检测技术可以实现对微量泄漏的甲烷等气体进行快速、精确地检测。介绍了TDLAS技术的检测原理和压力管道的泄漏物理模型。选择CH4在1 653.7 nm处的吸收谱线为研究对象,结合已有的数据与参数,分析了光谱吸收率和可探测浓度下限随温度、压强的变化特征,以及激光扫描步长对测量精度的影响。结果表明,TDLAS技术应用于高压管道微量泄漏的实时检测是可行的。测量得到的气体浓度符合检测标准,可作为相关检测的基准值谱。