瓦斯煤尘爆炸特性及传播规律研究进展

概要介绍国内外的瓦斯爆炸和瓦斯煤尘混合物爆炸特性及传播规律研究进展,瓦斯爆炸研究主要集中在瓦斯爆炸压力、火焰、温度等特征参数、不同障碍物对瓦斯爆炸压力、火焰传播的影响以及分岔、拐弯等不同形状管道内的传播规律,而瓦斯煤尘混合物爆炸研究主要集中在瓦斯对煤尘爆炸的最小点火能、爆炸下限、最大爆炸压力等爆炸特性及传播规律的影响。对不同研究人员采用的主要研究指标、手段、方法和研究结论进行综合评述,同时也对爆炸事故人员伤害模型在国内外的研究状况进行讨论,最后指出目前存在的主要问题和下一步的研究方向。     

瓦斯爆炸实验研究进展及展望

瓦斯爆炸事故是煤矿的主要灾害之一,为了预防和控制煤矿井下瓦斯爆炸事故的发生,国内外研究者采用理论、实验室实验和数值模拟实验等手段对瓦斯爆炸机理、瓦斯爆炸传播规律等进行了深入研究,本文从瓦斯爆炸实验室实验和瓦斯爆炸数值模拟实验两方面入手,对瓦斯爆炸的研究进展情况进行了分析总结.对于瓦斯爆炸实验室研究,分析总结了现有瓦斯爆炸实验手段以及瓦斯爆炸传播特性研究情况;对于数值实验研究,分析总结了瓦斯爆炸数值模拟模型、现有瓦斯爆炸数值模拟商业软件以及软件应用情况.最后对瓦斯爆炸未来需要深入研究的问题提出了展望.     

瓦斯爆炸中的火球伤害效应

针对瓦斯爆炸事故3种危害中的高温热辐射伤害进行研究,结合火灾爆炸事故中的火球热辐射的传播公式,得出适合井下瓦斯爆炸事故的火球传播规律公式.依据该公式划分了瓦斯爆炸事故中火球热辐射的死亡、重伤、轻伤的半径公式,为瓦斯爆炸事故安全评价提供了理论基础.     

瓦斯爆炸后空间温度分布及热危害区域分析研究

为了获得瓦斯爆炸引发次生灾害的特性参数,建立了超压预测模型及爆炸后空气温度衰减模型,并结合实验数据进行了验证。结果表明:依据所建立的超压修正模型,不同浓度和体积下的超压在爆源附近呈对数形式快速下降,之后缓慢趋向平稳;基于模型修正的爆炸超压计算公式,能够很好的对各个情形的瓦斯爆炸超压进行计算,吻合较好。对初始瓦斯体积相对较小的情形吻合度很高,对于初始体积大的瓦斯爆炸超压在100 m附近会出现一定误差,但有一定指导意义。瓦斯爆炸热危害区域的研究,对瓦斯爆炸次生灾害的防治工作具有重要意义。     

管道内置障条件下瓦斯爆炸传播规律的综述及展望

对矿井瓦斯爆炸传播机理进行了分析,同时对不同障碍物数量、形状、阻塞率、位置、间距、结构条件下管道内瓦斯爆炸传播规律的研究现状进行综合评述,得出一些结论:障碍物的存在对瓦斯爆炸压力和火焰传播速度具有显著的激励作用;不同的障碍物环境对瓦斯爆炸传播激励效应的影响程度是不同的;并提出了目前该研究存在的问题和未来发展方向。     

障碍物对瓦斯爆炸冲击波影响研究

为研究障碍物对瓦斯爆炸冲击波传播规律的影响,利用水平管道式气体——粉尘爆炸实验装置,测试并分析障碍物数量、尺寸和壁面粗糙程度对瓦斯爆炸冲击波超压、冲击波传播规律的影响。结果表明:障碍物对瓦斯爆炸过程中冲击波传播规律具有重要影响。障碍物存在时,改变了爆炸冲击波的传播规律,提高了冲击波超压的最大峰值压力,且随着障碍物数量和尺寸的增加,这种激励作用越明显。随着壁面粗糙程度的增大,瓦斯爆炸冲击波超压明显增大。研究结果对井下巷道瓦斯爆炸冲击波的防治具有一定的指导意义。     

瓦斯爆炸事故有毒气体扩散及危险区域分析

针对瓦斯爆炸事故毒气扩散实际情况对高斯烟团模型进行改进,得出了适合井下瓦斯爆炸事故毒气扩散规律的公式,并对公式中的扩散参数进行了修正。按照井下瓦斯爆炸事故频发区的几种典型巷道,拟合了距爆源处大于300m情况下的毒气传播规律公式。依据该公式划分了瓦斯爆炸事故毒气扩散死亡区、重伤区、轻伤区,为瓦斯爆炸事故安全评价提供了理论基础。     

矿井瓦斯控爆技术及材料研究进展

瓦斯爆炸灾害防治一直是我国煤矿安全研究的热点、难点。通过对国内外相关文献总结分析,从瓦斯抑爆装置、抑爆介质及抑爆机理3个方面综述了目前国内外矿井瓦斯抑爆技术及抑爆材料的研究现状,提出了未来的发展方向。研究结果表明:瓦斯抑爆技术的有效性和可靠性主要取决于抑爆介质的物理化学性质、控爆空间几何参数、爆炸特性参数和抑爆系统中爆炸探测方式等因素;结合瓦斯爆炸链式反应理论和探测技术的发展,研究应更多地关注抑爆过程的微观特性,揭示其详细的抑爆作用机理,为探寻新型高效、绿色抑爆材料提供更有力的理论支持。     

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。     

巷道截面积突变情况下瓦斯爆炸冲击波传播规律的研究

瓦斯爆炸冲击波传播规律是研究冲击波的破坏和伤害机理的前提及依据,笔者利用流体动力学、爆炸动力学理论对巷道截面积突变情况下瓦斯爆炸冲击波传播规律进行理论分析,建立巷道截面积突变情况下冲击波传播的数学模型,得到了冲击波波阵面压力和其他空气动力学参数的表达式,从而得到冲击波波阵面压力过巷道截面积突变面时的变化规律。研究成果丰富了瓦斯爆炸冲击波传播规律理论,对井下瓦斯爆炸安全评价以及制定防灾减灾措施提供了理论基础。     

基于扎根理论的瓦斯爆炸风险累积效应研究*

为研究瓦斯爆炸风险在事故发展中的累积过程,揭示瓦斯爆炸事故的风险累积机理,引入累积效应的研究思想。首先界定风险累积概念,分析风险累积过程;然后运用案例研究、专家调查等方法分析瓦斯爆炸风险累积的累积源、途径,并应用扎根理论方法提取风险类型并研究风险累积过程;在此基础上,运用系统动力学软件绘制瓦斯爆炸风险累积路径图,将风险的累积过程可视化。研究表明:瓦斯爆炸风险存在累积过程,主要通过加和累积和放大累积方式累积,累积时间越长,越易引发新风险,其中管理风险累积影响人、物、环的状态,而人、物、环风险累积过程直接影响瓦斯爆炸事故发生进程。研究结果为瓦斯爆炸事故原因分析提供1种新方法,对煤矿企业的事故预防和风险管控具有一定指导和参考意义。     

障碍物对气体爆炸压力场影响数值模拟

气体爆炸是工业生产和生活领域中爆炸灾害的主要形式之一,研究障碍物对管道内可燃气体爆炸的影响规律具有十分重要的现实意义。运用计算流体动力学软件AutoReaGas,定量地研究了障碍物阻塞率、个数等因素对管道中预混乙炔/空气混和物爆炸压力场的影响规律。计算结果表明,障碍物的个数和阻塞比对管道内乙炔气体爆炸峰值超压均有显著影响。本文的研究结果对于预防和控制气体爆炸灾害有一定的借鉴作用。     

障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响

为了了解障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响,基于CFD方法建立蒸气云爆炸计算模型,选用国外MERGE项目的系列爆炸实验进行模型验证,提出用于衡量障碍物排列不均匀度的量化参数,针对海洋平台典型结构形式,分析障碍物排列方式对爆炸强度的影响。研究结果表明:蒸气云爆炸后果对于结构排列方式比较敏感,结构障碍物间隔均匀排列的形式造成的爆炸冲击作用最大;在爆炸发展初期阶段,障碍物阻塞程度对超压产生和发展影响更加显著。最后,基于研究结果,给出在海洋平台油气泄漏危险区将管线沿甲板非均匀排列布置等防控建议,为海洋平台蒸气云爆炸安全防控提供理论指导。     

瓦斯灾害治理新技术

在分析煤矿安全科技工作现状和趋势基础上 ,介绍了近年来我国瓦斯灾害防治技术研究取得的进展和新成果。通过“十五”科技攻关项目的研究 ,提出了瓦斯煤尘爆炸危险性评价方法 ,研究出了基于瓦斯地质、地质动力区划、电磁波探测方法的煤与瓦斯突出区域预测技术和基于AE声发射、电磁辐射和瓦斯涌出等原理的煤与瓦斯突出非接触连续预测技术 ,实验成功了高瓦斯煤层群开采保护层瓦斯灾害综合防治及顺煤层强化抽放等技术 ,开发了矿井通风系统监测、可靠性评价分析及决策控制技术。另外还分析了我国煤矿安全所面临的挑战和急需开展的科技研究工作。     

浅析低瓦斯煤矿瓦斯防治安全评价

笔者结合煤矿安全评价工作的经验,通过运用预先危险分析对低瓦斯煤矿瓦斯防治进行分析,得出瓦斯爆炸是最严重的瓦斯事故。进而通过对瓦斯爆炸的事故树分析,得出了导致瓦斯爆炸的27个基本事件。应用事故树分析中的最小割集、最小径集和结构重要度,对瓦斯爆炸进行了研究。结果表明,瓦斯爆炸不发生所必须的最低限度的基本事件集合即最小径集有6个,其中严格控制瓦斯浓度,杜绝一切火源,是预防煤矿瓦斯爆炸的最重要途径。从源头上防止瓦斯爆炸的发生,提高我国煤矿安全生产水平。     

石化行业控制室承爆风险评估方法研究

针对传统的气体爆炸风险评估方法的不足之处,提出采用一种基于CFD技术的气体爆炸风险评估方法,对某煤气化厂区氢气爆炸对控制室造成的风险进行模拟计算与预测分析。并把研究结果与传统的TNT当量法、Multi-Energy方法预测结果进行比较。结果表明,该方法能考虑到密集管道与复杂装置布局、气云大小等因素对爆炸超压的影响,且能用于超压波的近场预测,以及确定空间不同位置处的爆炸超压,更适用于石化行业控制室的承爆风险评估。