大气扰动下封闭火区瓦斯波动特性分析

为预防火区封闭导致的瓦斯爆炸事故,以大型地下矿井为研究对象,根据矿井内瓦斯涌出量和矿井结构特点,建立气压波动、封闭火区漏风量、封闭火区瓦斯体积分数预测模型;研究火区内侧瓦斯体积分数因大气扰动在压差、火区体积、风阻、瓦斯涌出量和封闭时刻等多因素耦合影响的变化特征。结果表明:封闭火区内外压差因大气波动呈现周期变化,火区体积和瓦斯涌出量决定火区瓦斯体积分数;风阻是火区抗大气波动干扰关键因素,增加火区风阻,可缩短瓦斯体积分数通过爆炸极限时间;降低封闭火区体积,可缩短瓦斯爆炸时间。     

大气压力变化对工作面瓦斯涌出的影响研究

为降低大气压变化造成矿井发生安全事故的可能性，将地面大气压变化数据与某矿工作面瓦斯浓度变化数据进行分析，研究地面大气压的变化规律与传播规律及其对矿井气压的影响，分析大气压变化对工作面瓦斯涌出的作用影响。结果表明：该地区海拔高度每增高1m气压降低大约10 Pa,大气压力发生变化会传递到井下空间，其传递方式与声波相同，且井下压力的变化滞后于大气压力。大气压力的下降速度越快则工作面瓦斯浓度的增加速度也越快，与大气压力下降的具体值关系不大。研究结果可为瓦斯异常涌出预警及相关治理措施的制订提供参考依据。     

井下灾区远距离自动封闭装置

正灾区火区封闭一直是矿山救援工作的老大难问题全国因建造密闭墙封闭通风孔发生瓦斯爆炸而造成的救护队人员伤亡事故高居救护队人员自身伤亡事故案例首位井下灾区远距离自动封闭装置的研发成功实现了井下灾区火区远距离同时自动封闭为安全救援创造了条件众所周知,灾区火区封闭一直是矿山救援工作的老大难问题。建造密闭墙封闭灾区火区时,现场施工条件     

矿井火区可燃性混合气体爆炸三角形判断法及其爆炸危险性分析

矿井火区可燃性混合气体爆炸危险性的判断 ,目前常用单纯的瓦斯爆炸三角形判别法。此法对实际的判断往往未综合考虑火区温度的影响。为此 ,笔者论述了矿井火区多种可燃性气体同时存在时 ,其混合气体爆炸三角形各参数的工程计算方法 :爆炸界限可用 Le Chatelier法 ,但需根据火区实测温度进行修正 ;爆炸时的临界氧浓度 ,则需用另一种三角形图示法予以确定。由此画出的混合气体爆炸三角形分析图 ,可用于矿井火区 ,尤其是矿井大面积火区的密闭和启封过程中 ,作为可燃性混合气体爆炸危险性的综合判断及其防爆措施的制定 ,都具有实用价值和指导意义     

煤矿水平巷道火区瓦斯爆炸易爆区域判定研究

为解决高瓦斯易自燃煤层火区封闭与启封时常发生瓦斯爆炸的问题,通过试验分析得出瓦斯爆炸界限影响因素,并采用COMSOL数值软件研究水平巷道火区气体分布规律,从中提取温度场与浓度场数据。根据试验数据,判定火区易爆点及易爆区域。结果表明:瓦斯爆炸界限随着温度的升高及CO的混入均扩大;注入N2与CO2后,失爆氧体积分数分别为13.4%和15.8%;火区封闭初期未形成易爆区域,随着火区封闭的进行,易爆点逐渐向爆炸三角形移动,当封闭至入口,风速为0.1 m/s时,易爆点移至三角形内部,火区形成易爆区域,其位于火源上风侧距火源点10.45 m处;温度对瓦斯爆炸界限影响较CO浓度影响大。     

煤矿火区快速封闭泄爆门研究

目前煤矿发生火灾事故后,火区封闭时间过长极易引发瓦斯爆炸等次生灾害,且煤矿现有的阻隔爆技术存在许多 不足,针对这些问题,研发一种用于煤矿火区的快速封闭泄爆门。通过对泄爆门的结构设计、封闭与泄爆机制及有益效 果等方面进行阐述,并采用流体力学FLUENT软件计算得出不同数量泄爆窗的泄爆门与监控泄爆门前截面的压力、速度之 间的变化情况。结果表明:6个泄爆窗比2个泄爆窗的封闭时间快1 200 ms,快速封闭时间节省了68.57%。随着泄爆窗的 增多,瓦斯爆炸冲击波压力和传播速度都大幅度降低。当煤矿发生火灾事故封闭火区时,快速封闭泄爆门不仅具有快速 密闭功能,也同时具有泄爆功能,为煤矿安全提供新的隔爆技术。     

低瓦斯矿井瓦斯爆炸事故的主要原因及防治对策

从理论和实际两方面分析了近期发生在一些低瓦斯矿井的瓦斯爆炸事故,结合对福建煤矿曾经发生的瓦斯爆炸事故的分析和研讨,认为发生瓦斯爆炸事故的主要原因有:对瓦斯防治重视不够、未能准确地确定瓦斯的爆炸下限浓度及瓦斯混合气体在强点火能下会降低瓦斯爆炸浓度下限等主观上的原因,还有因采深加大致使瓦斯涌出量增加、瓦斯监测系统不到位等客观上的原因。着重从大量的试验证明了在强点火能下瓦斯混合气体爆炸浓度下限大幅降低的事实,并提出了相关的防治对策。研究成果对瓦斯防治具有重要的实际意义。     

矿井火区启封安全性分析及判别准则

矿井火区启封时火区状态判断失误会导致火区复燃或火区内瓦斯爆炸。为此,本文在分析矿井火区启封的安全性的基础上,从气体信息采集和火区燃烧状态的判断技术两方面,提出了相关准则。气体信息采集准则含气样代表火区状态真实性、提高气样代表火区大气状态的真实性、正确的气样采集方法十六项内容,主要论及钻孔取样、孔内测压、火区气体采样地点、倾斜巷道密闭取样、取样地点对气样准确度的影响、气样采集时间、采集钻孔封堵、混合气样分段采集方法、取样时间间隔、气样分析方式等。火区燃烧状态的判断技术准则含十二项内容,主要论及不同火区气体浓度条件和环境条件下正确判断火区燃烧状态技术。准则可为矿井火区治理中正确分析判断火区状态和启封条件提供参考。     

国家安全监管总局国家煤监局关于近期3起国有重点煤矿较大以上事故的通报

2013年1月份,国有重点煤矿连续发生2起较大事故和1起重大事故,给人民群众生命财产造成重大损失,教训深刻,国家安全监管总局、国家煤监局就有关情况通报. 2013年1月7日,山西省阳泉煤业集团寺家庄煤业有限责任公司发生一起较大瓦斯爆炸事故,造成7人死亡.该矿为建设矿井,设计生产能力500万t/a,2005年8月1日开工建设,事故发生前各系统已经基本建设完成.该矿绝对瓦斯涌出量为206.37 m3/min,相对瓦斯涌出量为51.02 m3/t,属煤与瓦斯突出矿井.据初步分析,事故原因是:该矿15112工作面在切巷施工顶板锚索钻孔时,钻杆穿过上部积聚瓦斯的内错尾巷密闭区域,因钻杆接头断裂,钻杆断裂两端接触面旋转摩擦产生火花,引起瓦斯爆炸.     

防止炸药在采煤爆破过程引燃井下瓦斯爆炸的对策

据有关资料报导，我国有一半以上的煤矿都属于瓦斯矿井，有的甚至是高瓦斯矿井。在开采煤的过程中，瓦斯不断涌出并积聚到爆炸浓度界限（6％～15％）时，如遇到电火花或明火放炮就会引起瓦斯爆炸，造成矿毁人亡。为此，本文提出了相应的技术措施和对策，防止爆破引起瓦斯煤尘爆炸。     

障碍物压力反射特性对瓦斯爆炸传播影响的数值模拟研究*

为了研究不同形状障碍物对瓦斯爆炸传播的影响机理，对直径0.2 m、长6.5 m的密闭直管道内的瓦斯爆炸过程进行数值模拟。研究结果表明:在该实验条件下，对于火焰通过整个管道的时间，方形障碍物时间最长，球形障碍物与无障碍物时间接近，且用时最短；无障碍物时，在反射压力波作用下火焰传播速度存在明显的波动特性；有障碍物时，障碍物的诱导作用要大于反射压力波的作用，火焰传播的这种波动特性得到抑制，提升了火焰前锋向未燃区域传播的能力；压力波的波动频率与气流震荡、压力波反射叠加有关，波幅则主要与正向压力波和反射压力波的叠加效果有关。研究结果为煤矿瓦斯爆炸事故防治及隔抑爆技术应用提供技术支撑。     

泄爆面积比对泄爆门封闭泄爆特性的影响研究*

为研究泄爆面积比对泄爆门泄爆特性的影响,运用FLUENT软件建立煤矿井下1∶1巷道模型,在不同泄爆面积比的工况下对瓦斯爆炸传播规律及泄爆过程进行模拟,分析其变化特征和封闭泄爆效果。结果表明:S0工况条件下,压力和温度衰减后保持在0.29 MPa和565 K;S1~S4工况条件下,S4比S1,S2和S3达到封闭状态时间快780,260,50 ms,封闭时间最大节省70.91%;随着泄爆面积比的增大,封闭火区内的压力的峰值、峰值数量和达到封闭状态时间减小,泄爆能力增强;火焰速度峰值和衰减速率增大;温度的初始峰值、峰值数量和达到稳定状态时间减小,最大峰值反而增大,说明泄爆门对瓦斯爆炸火焰无抑制作用。     

原油管道氮气抑爆实验研究

为了探究不同浓度下的氮气对管道受限空间内油气爆炸的影响作用，通过原油实验管道测得不同油气浓度下的最大爆炸压力值，研究氮气对原油管道爆炸特性的抑制作用。研究结果表明:实验原油管道油气浓度在4.32%~14.25%区间管道油气发生爆炸，在低油气浓度的爆炸区间内，相近油气浓度的爆炸压力等爆炸特性上升较快，高浓度的爆炸区间内，变化较缓慢，在9.23%的油气浓度时爆炸特性变化最明显；在爆炸区间内充入浓度为0%~30%的不同浓度的氮气，随原油管道内氮气浓度的扩充，实验所测得爆炸区间不断压缩，在26%的氮气浓度时几乎不发生油气爆炸，且实验研究的爆炸特性均有所减弱。     

R290制冷剂惰化燃爆特性实验研究

为了研究R290制冷剂惰化燃爆特性,采用带搅拌功能和氧浓度在线测定的20L球试验装置,对R290制冷剂进行了极限氧浓度测定。实验测定了丙烷在CO2和N2惰化气氛中的爆炸极限及极限空气浓度LAC,确定丙烷的极限氧浓度LOC;采用三元图爆炸区、丙烷-O2二维图爆炸区和ASTM标准分布图分析了混合气体爆炸区边界的燃爆特征,给出了极限氧浓度的确定方法和边界爆炸压力分布规律。实验结果表明:常温常压下R290的爆炸极限为2.1%～9.6%,CO2惰化气氛中的极限氧浓度为13.3%,对应的丙烷浓度为3.3%;N2惰化气氛中的极限氧浓度为10.8%,对应的丙烷浓度为2.7%。通过对比分析不同CO2和N2浓度下的爆炸区分布特征,表明CO2对丙烷的惰化效果要优于N2,以氮气和二氧化氮体积分数比为1∶2测试惰化气氛保护能力,惰化效果介于同浓度单种惰性气体之间。     

氧气瓶爆炸事故性质认定及原因分析

在事故现场勘查的基础上,通过材料成分、力学性能、金相组织与断口、碎片附着物以及充装气体成分等检测和试验,结合爆炸能量的理论估算,对一起氧气瓶爆炸事故的性质和原因进行了系统分析。结果表明：瓶体存在的脱碳、微裂纹及局部腐蚀凹坑这些类裂纹缺陷在爆炸产生的巨大载荷下诱发了气瓶的开裂及扩展,其宏观断口表现为韧脆交替的快速断裂特征。依据碎片抛射距离估算的气瓶实际爆炸能量远大于其发生物理爆炸所产生的能量,气瓶爆炸属于化学爆炸。气瓶内存在的碳烃类油脂有机物以及瓶阀关闭时产生的摩擦热或静电火花是氧气瓶发生化学爆炸的直接原因。     

多元可燃性气体爆炸压力与中间产物发射光谱特性的耦合研究

工业生产中爆炸事故往往是由多元可燃气体与空气混合后遇到明火而引起的，为研究乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、一氧化碳（CO）、氢气（H₂）对甲烷爆炸特性的影响，选取多组分可燃气体甲烷爆炸压力特性和自由基发射光谱的影响进行研究，利用陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心重点实验室搭建的多功能球形气体/粉尘爆炸实验装置和单色仪进行爆炸实验测试，同步采集时间—压力曲线、中间产物（OH，CH₂O）的发射光谱信号，考察多组分可燃气体浓度对甲烷爆炸压力特性和中间产物的影响。结果表明:在富氧状态下，多组分可燃气体加剧了甲烷—空气混合体系的爆炸剧烈程度，随着体系中氧气含量的减少、由富氧状态变为贫氧状态、促进作用逐渐减弱转变为阻尼作用，爆炸压力特性与中间产物发射光谱参数的影响规律基本保持一致，均呈高度正相关；多元混合体系爆炸剧烈程度越大，自由基发射光谱达到峰值的速度越快，自由基更早、更快的积累是加剧爆炸程度的原因之一。     

风门开闭动态过程对矿井风流影响规律研究*

为探究风门开闭动态过程对矿井风流的影响规律,采用数值模拟方法,得出风门开启角度对于巷道内流场变化及测点风速波动的影响及其规律,结合实验验证测点风速波动规律,并分析风门开启角度与第1次峰值出现时间、异常风速波动时长、风速波动幅值3个波动特征之间的关系。研究结果表明:风门开启后,风门所在巷道及其关联巷道流场产生剧烈波动;风门关闭后,波动影响也不会立即消失;风门开闭动态过程中,所有测点的风速皆呈现先升后降或先降后升的波动规律,随后进入震荡过程,最后震荡逐渐减小至正常风速波动范围内,其中风门所在巷道的测点风速会在震荡过程中产生风速方向反转现象;经对比分析,风门前的测点风速波动特征更好反映风门开启角度,二者呈正相关性。     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化*

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明:氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。