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瓦斯爆炸抑制研究进展及发展趋势 被引量:3
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作者 贾进章 田秀媛 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期95-107,共13页
为有效控制和减小瓦斯爆炸事故造成的破坏性影响,不断完善抑爆理论体系,对瓦斯爆炸特性、抑爆材料和抑爆机理等方面的研究现状进行了综述和探讨。在瓦斯爆炸特性研究方面,主要总结了初始条件(瓦斯体积分数、煤尘的参与、点火源位置及点... 为有效控制和减小瓦斯爆炸事故造成的破坏性影响,不断完善抑爆理论体系,对瓦斯爆炸特性、抑爆材料和抑爆机理等方面的研究现状进行了综述和探讨。在瓦斯爆炸特性研究方面,主要总结了初始条件(瓦斯体积分数、煤尘的参与、点火源位置及点火能、试验管道类型及属性、其他可燃气体组分及含量)对爆炸特性的影响。从惰性气体、细水雾、粉体、多孔介质、卤化烃和协同抑爆六个方面总结了瓦斯抑爆材料和抑爆机理的研究进展。分析发现,抑爆机理主要包括物理惰化、蒸发吸热、抑爆剂分解吸热、吸附自由基、消耗自由基、协同作用等。提出了当前抑爆材料的局限性并给出了改进建议,将光学诊断技术、分子动力学、化学动力学和流体动力学的研究手段结合是揭示抑爆机理的发展趋势,抑制多元混合气体爆炸的研究及揭示抑制多元混合气体爆炸机理的研究有待深入,贴合实际矿井管路结构的试验研究设备对工程应用更具指导性。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯爆炸 抑爆机理 抑爆材料 抑爆设备
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基于正交试验的U形通风采煤工作面瓦斯爆炸超压影响因素分析
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作者 刘佳佳 张翔 +3 位作者 高志扬 张扬 陈玖强 靳马超 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期163-176,共14页
为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟... 为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟,以此验证了该数学模型的可靠性;其次,依序进行了模拟关键参数的优化,并得到了关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度的最合理设置分别为0.2 m、0.05 ms和1900 K,通过拟合得到了工作面爆炸超压峰值及其到达时间与爆心距之间的函数关系。通过正交试验分析了瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性。极差分析结果表明,温度、瓦斯体积分数和瓦斯积聚区压力3个主控因素的极差值依次减小,温度对于爆炸超压衰减的影响最显著,其中R值达到5.928。运用方差分析对影响瓦斯爆炸超压衰减率的主控因素进行了显著性研究,结果表明,温度的方差值最大,瓦斯积聚区压力的方差值次之,瓦斯体积分数的方差值最小,其中温度的显著值F达到31.835,其余两项不显著。 展开更多
关键词 U形通风 采煤工作面 瓦斯爆炸 超压衰减率 正交试验
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瓦斯爆炸超压和冲击气流速度衰减模型
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作者 程磊 王蒙 +1 位作者 景国勋 张俊展 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期30-39,共10页
为降低瓦斯爆炸对煤矿作业人员和煤炭安全开采的巨大威胁,对巷道中不同体积的瓦斯/空气混合气体爆炸超压和冲击气流速度随传播距离衰减的规律进行了深入研究。首先,根据量纲分析法和能量相似律,综合考虑巷道中瓦斯爆炸超压、冲击气流速... 为降低瓦斯爆炸对煤矿作业人员和煤炭安全开采的巨大威胁,对巷道中不同体积的瓦斯/空气混合气体爆炸超压和冲击气流速度随传播距离衰减的规律进行了深入研究。首先,根据量纲分析法和能量相似律,综合考虑巷道中瓦斯爆炸超压、冲击气流速度随传播距离衰减的影响因素,建立了超压和冲击气流速度随传播距离衰减的无量纲公式。其次,对大尺寸巷道中的试验数据进行回归分析,得到了超压、冲击气流速度的衰减模型及两者之间的关系式。最后,对所建立的衰减模型和关系式进行验证。结果表明:混合气体能量、气体积聚体积、测点距离、水力直径和巷道截面积是超压、冲击气流速度衰减的主要影响因素;超压、冲击气流速度均与混合气体积聚体积正相关,起始超压和冲击气流速度越高,衰减越迅速;衰减模型理论值与试验值的相对误差及关系式理论值与试验值的相对误差均控制在约10%,数据整体吻合度较高,验证了其可靠性,能够更简洁直观地描述瓦斯爆炸传播规律,实现对超压、气流速度的快速计算。 展开更多
关键词 瓦斯爆炸 冲击波超压 冲击气流速度 量纲分析法 衰减规律
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钾盐粉体抑制瓦斯爆炸超压特性研究
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作者 贾进章 田秀媛 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第7期48-56,共9页
为防范矿井瓦斯爆炸事故,深入探究钾盐粉体的抑爆性能及其在管网中的作用特征,利用包含并联管路、分岔管路和角联管路的管网,开展在N 2驱动下的KHCO_(3)、K_(2)C_(2)O_(4)和KH_(2)PO_(4)这3种钾盐粉体抑制瓦斯爆炸的试验,通过热重(TG)... 为防范矿井瓦斯爆炸事故,深入探究钾盐粉体的抑爆性能及其在管网中的作用特征,利用包含并联管路、分岔管路和角联管路的管网,开展在N 2驱动下的KHCO_(3)、K_(2)C_(2)O_(4)和KH_(2)PO_(4)这3种钾盐粉体抑制瓦斯爆炸的试验,通过热重(TG)分析粉体的热解特性,结合超压变化监测,探究不同钾盐粉作用下的爆炸超压和超压衰减系数,并借助Chemkin-Pro模拟软件剖析抑爆机制。结果表明:3种粉体抑爆后冲击波压力叠加衰减过程消失,超压时程曲线呈单峰值特性,KHCO_(3)粉体对爆炸超压峰值的抑制效果最佳,下降幅度达83.2%~88.9%,K_(2)C_(2)O_(4)次之,KH_(2)PO_(4)相对较弱;斜角联支管4中的压力衰减程度较其他支管中更大;支管4和拐弯段能够借助自身结构特性提升超压衰减效果,是布设抑制剂的优选位置,KHCO_(3)能最大程度利用这一结构特性增强抑爆效果;支线段冲击波超压衰减系数K_(2)出现了小于1的情况,添加K_(2)C_(2)O_(4)和KH_(2)PO_(4)粉体会加剧这一现象;KHCO_(3)工况下自由基含量最低,抑爆效果最佳,其次是K_(2)C_(2)O_(4)工况,最后是KH_(2)PO_(4)工况。 展开更多
关键词 钾盐粉体 瓦斯爆炸 爆炸超压 超压衰减 管网
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CO_(2)喷射参数与布局对瓦斯爆炸火焰抑制效果的影响
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作者 张莉聪 邹凤韬 +1 位作者 吴林阳 李宜珂 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期90-96,共7页
当前对于CO_(2)的抑爆研究多集中在爆炸压力峰值、火焰传播速度等参数上,而对CO_(2)抑制甲烷爆炸中自由基的变化情况、湍流分布等研究相对较少。针对瓦斯抽采管路内甲烷预混气体的爆炸传播特性,通过理论分析、实验研究和数值模拟相结合... 当前对于CO_(2)的抑爆研究多集中在爆炸压力峰值、火焰传播速度等参数上,而对CO_(2)抑制甲烷爆炸中自由基的变化情况、湍流分布等研究相对较少。针对瓦斯抽采管路内甲烷预混气体的爆炸传播特性,通过理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法,系统研究CO_(2)在不同喷射压力、喷头布局及控制时序下的抑爆机制。实验采用自主搭建的中尺度爆炸激波管系统,结合火焰传感器与光谱技术,捕捉火焰特征参数及典型自由基演变规律;基于CHEMKIN-PRO软件构建甲烷爆炸化学反应动力学模型,定性、定量分析了CO_(2)对关键自由基的抑制效应。研究结果表明:喷口流量为6.38m^(3)/s时,火焰传播速度最大降幅79.3%,火焰信号强度显著降低,·OH自由基摩尔分数下降14.7%;高压喷射形成的局部湍流强度峰值(约20%)可显著提高CO_(2)扩散效率,提升抑爆效果;双喷头错时倾斜喷射策略效果最好,通过时空耦合设计,同时控制抑爆剂喷射量和喷射时间,构建“物理稀释-化学抑制-动态拦截”三重屏障,使·OH自由基摩尔分数下降47.64%,显著优于传统单喷头方案及其他双喷头方案。 展开更多
关键词 瓦斯爆炸 火焰传播抑制 CO_(2)抑爆 CO_(2)喷射压力 湍流强度 喷头布局 自由基浓度 时空耦合设计
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双爆源瓦斯爆炸对巷道冲击破坏特性的影响研究
6
作者 滕洋洲 叶青 贾真真 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第2期196-202,共7页
为探究巷道内双爆源瓦斯爆炸冲击波对巷道壁面的破坏特性,利用LS-Dyna建立巷道双爆源瓦斯爆炸模型,分析双爆源瓦斯爆炸作用下巷道内冲击波压力分布变化及围岩冲击应力分布变化,并测定双爆源瓦斯爆炸时巷道内轴向压力的变化和对称切面围... 为探究巷道内双爆源瓦斯爆炸冲击波对巷道壁面的破坏特性,利用LS-Dyna建立巷道双爆源瓦斯爆炸模型,分析双爆源瓦斯爆炸作用下巷道内冲击波压力分布变化及围岩冲击应力分布变化,并测定双爆源瓦斯爆炸时巷道内轴向压力的变化和对称切面围岩损伤破坏演化情况。结果表明:巷道内双爆源冲击波之间的相互作用使得巷道内的冲击波压力情况与单爆源时有着较大区别,发生双爆源瓦斯爆炸的巷道轴向各位置将会出现2次压力峰值,第1次压力峰值的大小与该处与近爆源的距离呈负相关性,而第2次压力峰值的大小与该处离2爆源间冲击波碰撞面的距离呈负相关性,巷道内双爆源的冲击波碰撞前后压力峰值并非简单的线性叠加而是急剧攀升;围岩壁面的损伤演化过程与冲击波压力传播和冲击应力的扩散过程类似,但相比于两者具有滞后性,并且冲击波的作用时间对围岩的损伤深度起着关键作用,在发生双爆源瓦斯爆炸的巷道内顶板的损伤破坏最为严重。 展开更多
关键词 双爆源 瓦斯爆炸 巷道 冲击波 冲击应力 破坏特性
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煤矿瓦斯爆炸风险评估研究综述及进展
7
作者 李敏 王丹 +3 位作者 贺珊 施式亮 王德明 鲁义 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第2期127-136,共10页
瓦斯爆炸灾害是煤矿重特大事故中占比最高、致灾最严重的灾害,为了阐述瓦斯爆炸风险评估的研究进展,首先识别瓦斯爆炸的风险因素,然后剖析现有风险评估方法存在的不足,整理相关文献得出以下结论:煤矿瓦斯爆炸风险源识别方法及其评估方... 瓦斯爆炸灾害是煤矿重特大事故中占比最高、致灾最严重的灾害,为了阐述瓦斯爆炸风险评估的研究进展,首先识别瓦斯爆炸的风险因素,然后剖析现有风险评估方法存在的不足,整理相关文献得出以下结论:煤矿瓦斯爆炸风险源识别方法及其评估方法存在主观性较强的问题,且风险因素还存在瓦斯来源与变化的不确定性、点火源的未知、通风与控风的不确定性,而应用基于数学理论的客观赋权方法与评估方法,能提高赋权及评估结果的准确性,但计算复杂性限制其广泛应用;虽然计算机模型可使评估煤矿瓦斯爆炸风险结果更加精确,但需要解决数据收集与深度学习的扩展融合问题;未来煤矿瓦斯爆炸风险评估可向多源数据融合技术方向发展,深度挖掘前兆预警信息,建立信息深度感知、数据挖掘的灾害信息智能化模型,以便动态评估煤矿瓦斯爆炸风险。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯爆炸 风险评估 不确定性 风险指标 点火源
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煤瓦斯隧道施工爆炸风险事故致因机理与推演模型研究
8
作者 姜安民 张道兵 +5 位作者 王飞飞 董彦辰 张敬宇 蔡文平 尹华东 傅茹 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第2期476-487,共12页
为降低煤瓦斯隧道施工爆炸风险事故发生的概率及损失,基于决策试验和评价试验法(Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)、解释结构模型(Interpretative Structural Modeling,ISM)及未确知测度(Unascertained Measur... 为降低煤瓦斯隧道施工爆炸风险事故发生的概率及损失,基于决策试验和评价试验法(Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)、解释结构模型(Interpretative Structural Modeling,ISM)及未确知测度(Unascertained Measurement,UM)法对煤瓦斯隧道施工爆炸风险事故致因机理展开研究,推演施工爆炸风险事故的发生过程。首先,识别了22个煤瓦斯隧道施工爆炸致险因素;其次,基于DEMATEL、ISM及UM构建了煤瓦斯隧道施工爆炸风险事故致因机理与推演模型;再次,运用该模型探明了煤瓦斯隧道施工爆炸各个致险因素的相互影响程度、内在联系、权重及风险传递路径,找出了煤瓦斯隧道施工爆炸风险主要致因链;最后,结合煤瓦斯隧道施工爆炸风险事故实例进行研究,找到了董家山隧道施工爆炸风险最不利致因链,同时对董家山隧道施工爆炸风险事故发生的整个过程进行推演,揭示了致险因素诱发风险事件并最终导致风险事故发生的全过程,与实际调查结果基本吻合。研究表明,DEMATEL-ISM-UM模型有效,能够用于煤瓦斯隧道施工爆炸风险的分析。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯隧道 施工风险 瓦斯爆炸 致因机理 推演模型
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煤矿瓦斯爆炸事故安全风险分析及控制
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作者 姜福川 刘培舜 +3 位作者 张国庆 李梦林 牛悦 张思宇 《兰州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期334-340,共7页
为控制煤矿瓦斯爆炸事故风险,建立故障树分析-最优/最劣法(BWM)/变精度粗糙集(VPRS)法组合赋权-多准则妥协解排序(VIKOR)风险分析模型,通过人为因素、设备因素、环境因素、管理因素、信息因素5项关键因素建立瓦斯爆炸事故风险的分析指... 为控制煤矿瓦斯爆炸事故风险,建立故障树分析-最优/最劣法(BWM)/变精度粗糙集(VPRS)法组合赋权-多准则妥协解排序(VIKOR)风险分析模型,通过人为因素、设备因素、环境因素、管理因素、信息因素5项关键因素建立瓦斯爆炸事故风险的分析指标体系.用BWM确定指标的主观权重,用VPRS确定指标的客观权重,结合最小信息熵原理得出综合权重.根据相关规范及风险分析实践,结合VIKOR法确定风险的分级及对象的风险等级.以优化安全投入结构为切入点进行风险控制,用Cobb-Douglas生产函数对安全投入进行优化.结果表明,该模型对实例煤矿瓦斯爆炸事故的风险评级为Ⅲ级,与实际情况相符.得到该模型较为安全的投入方案,能够有效控制风险且使各项资源得到充分利用. 展开更多
关键词 瓦斯爆炸 综合赋权 风险分析 风险控制 安全投入
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煤矿瓦斯爆炸灾害的复杂网络分析与断链减灾措施研究
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作者 王远声 景国勋 +1 位作者 郭绍帅 郭昕曜 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第6期2132-2141,共10页
为揭示煤矿瓦斯爆炸事故的风险演化路径进而提出科学的断链减灾措施,首先通过我国54起典型煤矿瓦斯爆炸事故案例的文本进行分析,筛选并提取了44个瓦斯爆炸事故的关键风险节点;进而,基于复杂网络模型,构建了瓦斯爆炸灾害链的拓扑网络结构... 为揭示煤矿瓦斯爆炸事故的风险演化路径进而提出科学的断链减灾措施,首先通过我国54起典型煤矿瓦斯爆炸事故案例的文本进行分析,筛选并提取了44个瓦斯爆炸事故的关键风险节点;进而,基于复杂网络模型,构建了瓦斯爆炸灾害链的拓扑网络结构,分析了关键风险节点的作用关系,计算了各关键风险节点的点度中心性、中间中心性、接近中心性和链的风险性,揭示了煤矿瓦斯爆炸事故的链式演化规律;最后,针对网络中关键链的重要度排序结果,提出了断链减灾措施。结果表明,安全培训不到位、瓦斯积聚和产生火源为重要节点,“监管人员失职→设备老化”“瓦斯积聚→产生高压”和“供风不良→瓦斯积聚”等边的重要度较高。研究结论可为理清煤矿瓦斯爆炸事故风险间的复杂作用关系并制定事故防控策略提供理论依据和决策参考。 展开更多
关键词 安全工程 煤矿瓦斯爆炸 复杂网络 灾害链
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刚性障碍物对含尘瓦斯爆炸的激励效应
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作者 徐景德 卢鸿玉 +3 位作者 卢森涛 刘钧海 汪志萼 荣晶晶 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第4期1330-1338,共9页
为探究刚性障碍物对含尘瓦斯爆炸的激励效应,通过使用中尺度爆炸激波管试验系统,结合激光纹影技术,设置不同数量的刚性障碍物以及是否有煤尘参与的工况,通过分析火焰传播、爆炸压力以及流场变化情况,探讨刚性障碍物对爆炸的影响。结果表... 为探究刚性障碍物对含尘瓦斯爆炸的激励效应,通过使用中尺度爆炸激波管试验系统,结合激光纹影技术,设置不同数量的刚性障碍物以及是否有煤尘参与的工况,通过分析火焰传播、爆炸压力以及流场变化情况,探讨刚性障碍物对爆炸的影响。结果表明:障碍物的存在显著增加了湍流强度,加速火焰传播,提升爆炸压力。在障碍物的参与下,单一瓦斯爆炸的最大爆炸压力为323.681 kPa,增加了23.75%,而在含尘瓦斯爆炸中,最大爆炸压力为365.645 kPa,增加了21.82%,煤尘的参与进一步加剧了爆炸强度,障碍物引发的湍流促进了煤尘的悬浮与再燃。刚性障碍物对爆炸的激励效应随着刚性障碍物数量的增加而增强,尤其在含尘瓦斯爆炸中更加明显。 展开更多
关键词 安全工程 含尘瓦斯爆炸 刚性障碍物 激励效应
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瓦斯输送管道爆炸传播规律及抑爆特性实验研究
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作者 黄子超 《工程爆破》 北大核心 2025年第3期39-48,共10页
为有效预防和控制煤矿瓦斯输送管道内爆炸事故灾害,提高瓦斯输送及利用过程的安全性,采用公称直径DN500的工程尺度管道,开展了不同体积分数的瓦斯燃爆传播特性研究,分析了爆炸峰值压力、火焰传播速度随距离的演变特征,并探究了粉体、惰... 为有效预防和控制煤矿瓦斯输送管道内爆炸事故灾害,提高瓦斯输送及利用过程的安全性,采用公称直径DN500的工程尺度管道,开展了不同体积分数的瓦斯燃爆传播特性研究,分析了爆炸峰值压力、火焰传播速度随距离的演变特征,并探究了粉体、惰性气体(二氧化碳、七氟丙烷)不同抑制剂的抑爆效果及作用机制。结果表明:瓦斯爆炸峰值压力与管道距离呈三次多项式函数关系,在体积分数9.5%时,瓦斯最大爆炸压力为0.439 MPa;火焰传播速度与距离之间呈逐渐递增的关系,最高速度达750 m/s。ABC粉体抑爆剂用量为10 kg时,可在抑爆器后6 m内扑灭火焰,爆炸压力降至0.102 MPa;惰性气体抑爆时,两台二氧化碳抑爆器(充装质量≥8 kg,储气压力7.5 MPa)或七氟丙烷抑爆器(充装质量≥10.5 kg,储气压力8.0 MPa)可成功抑制爆炸传播。研究结果为低浓度瓦斯输送管道防爆设计及应用提供了有效理论支撑。 展开更多
关键词 工程管道 瓦斯爆炸 爆炸压力 火焰传播 自动抑爆装置
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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 被引量:2
13
作者 徐景德 周振兴 +4 位作者 张莉聪 姚礼琳 刘梦杰 李其中 胡洋 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期127-134,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯爆炸 煤尘 障碍物 纹影 数值模拟
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基于事故表征和案例推理的煤矿瓦斯爆炸预测研究 被引量:6
14
作者 邵良杉 杨金辉 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期221-228,共8页
为更好地通过案例预测煤矿瓦斯爆炸事故结果,在融合事故树分析和防御性悲观思想后,提出煤矿瓦斯爆炸事故表征方法,包括事故表征结构模型、表征规范和案例库编码规则;为提升案例推理精度,通过专家置信度改进层次分析法的主观影响,提出针... 为更好地通过案例预测煤矿瓦斯爆炸事故结果,在融合事故树分析和防御性悲观思想后,提出煤矿瓦斯爆炸事故表征方法,包括事故表征结构模型、表征规范和案例库编码规则;为提升案例推理精度,通过专家置信度改进层次分析法的主观影响,提出针对不同类型表征信息的相似度计算方法,引入时间衰退系数修正案例时效性。通过山西某煤矿瓦斯爆炸事故案例对该方法进行验证,结果表明,该方法的预测结果与实际结果相吻合,并能推荐事故预防措施。研究结果可为煤矿安全管理提供支持。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯爆炸 事故预测 表征技术 案例推理
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密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸传播特性 被引量:4
15
作者 江丙友 洪汉 +4 位作者 苏明清 鲁昆仑 杨炳辉 王培龙 丁大伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1941-1951,共11页
为了探究密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的传播特性,在自主研制的瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸试验系统内,从爆炸压力、火焰以及压力-火焰的耦合关系等方面,研究了不同瓦斯体积分数及煤尘质量浓度下瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压... 为了探究密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的传播特性,在自主研制的瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸试验系统内,从爆炸压力、火焰以及压力-火焰的耦合关系等方面,研究了不同瓦斯体积分数及煤尘质量浓度下瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压力传播特性及火焰传播特性,并利用Fluent数值模拟软件分析了煤尘的卷扬分散特征。结果表明:密闭管道内瓦斯体积分数为10%时的最大爆炸压力整体高于瓦斯体积分数为12%和8%时的最大爆炸压力。当瓦斯体积分数为10%,煤尘质量浓度为250 g/m^(3)时,最大爆炸压力传播规律表现为在瓦斯段先升后降再升,到达煤尘段后持续上升;随着煤尘质量浓度的增加,在瓦斯段则表现为先升后降,在煤尘段依旧持续上升。当瓦斯体积分数为8%和12%时,最大爆炸压力随煤尘质量浓度增加呈上升趋势,而瓦斯体积分数为10%时则呈现下降趋势。密闭管道内火焰锋面到达时间与传播距离呈正相关,瓦斯体积分数为10%时火焰锋面到达各测点的时间短于瓦斯体积分数为12%和8%的传播时间。火焰传播速度随传播距离呈先增大后减小的趋势,当瓦斯体积分数为10%时,火焰传播速度最快。密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压力-时间曲线会出现2次峰值。第1次峰值是由瓦斯爆炸的前驱冲击波产生,当火焰传播至煤尘段后,压力同时开始上升,且压力峰值时刻和火焰峰值时刻耦合,达到第2次压力峰值,随着火焰信号的消失,压力逐渐减小直至反应停止。密闭管道内前驱冲击波与反射波使得煤尘卷扬分散,形成“漩涡状”煤尘云,促进煤粉与爆燃波接触。当煤尘质量浓度一定时,体积分数为10%瓦斯的卷扬程度优于体积分数12%和8%瓦斯;当瓦斯体积分数一定时,煤尘卷扬程度随煤尘质量浓度的增加而递减。 展开更多
关键词 密闭管道 瓦斯爆炸 煤尘爆炸 煤尘卷扬 火焰传播特性 压力-火焰耦合
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瓦斯煤尘及其混合物着火爆炸特性研究进展 被引量:1
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作者 苑春苗 孙凯文 +3 位作者 李刚 张志烊 刘正东 田富超 《矿业安全与环保》 北大核心 2024年第6期42-53,共12页
煤尘、瓦斯及其混合物广泛存在于煤矿、冶金等粉尘涉爆行业场所中,其着火爆炸特性各异。基于广泛的文献调研,系统研究了煤尘、瓦斯及其混合物等3种不同可燃物着火爆炸特性的测试方法、实验结果及影响因素;分析了研究爆炸特性对于预防和... 煤尘、瓦斯及其混合物广泛存在于煤矿、冶金等粉尘涉爆行业场所中,其着火爆炸特性各异。基于广泛的文献调研,系统研究了煤尘、瓦斯及其混合物等3种不同可燃物着火爆炸特性的测试方法、实验结果及影响因素;分析了研究爆炸特性对于预防和减轻工业环境中瓦斯和煤尘爆炸相关灾害的重要性。分析结果表明:即使瓦斯和煤尘浓度低于其爆炸下限值,混合爆炸仍可能发生,混合物通常具有更高的爆炸严重性和爆炸敏感性;瓦斯、煤尘及其混合物的爆炸特性受瓦斯煤尘浓度、实验环境条件及煤粉的物理化学性质等多种因素的影响。未来,瓦斯煤尘及其混合物着火爆炸探索的重点包括化学动力学、爆炸抑制和缓解措施,以及特殊条件下的着火爆炸特性等。 展开更多
关键词 煤尘爆炸 瓦斯爆炸 煤尘瓦斯混合爆炸 爆炸特性 爆炸参数
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采空区煤自燃与瓦斯复合灾害防控研究进展及挑战 被引量:11
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作者 秦波涛 马东 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期392-408,共17页
采空区煤自燃与瓦斯复合灾害是煤矿最严重的灾害之一,往往会造成重大的人员伤亡和经济损失。为了进一步提高防控采空区复合灾害的能力,分析了采空区的漏风、瓦斯运移集聚和煤自燃火灾是发生煤自燃与瓦斯复合灾害的主要形成要素,指出了... 采空区煤自燃与瓦斯复合灾害是煤矿最严重的灾害之一,往往会造成重大的人员伤亡和经济损失。为了进一步提高防控采空区复合灾害的能力,分析了采空区的漏风、瓦斯运移集聚和煤自燃火灾是发生煤自燃与瓦斯复合灾害的主要形成要素,指出了复合灾害具有耦合性、隐蔽性、不确定性、动态性、继发性和严重性的主要特征;提出了复合灾害防控技术体系,系统阐述了目前我国在煤自燃与瓦斯复合灾害动态演化特性、复合灾害辨识与预警技术、采空区绿色高效防灭火技术、复合灾害惰化抑爆技术和复合灾害应急处置技术等方面的最新研究成果及进展。但是,随着我国煤矿开采深度和强度的增大,开采环境发生剧烈变化,采空区复合灾害问题也日趋严重复杂,采空区煤自燃诱发瓦斯爆炸的重特大事故仍时有发生。针对采空区煤自燃与瓦斯复合灾害高效防控的迫切需求,通过分析最近发生的采空区煤自燃与瓦斯复合灾害事故,凝练出复合灾害耦合致灾风险的精准预判与评估、复合灾害信息的精准获取、封闭区域的合理选择、灾害区域的精准定位和智能定向处置是当前复合灾害高效防控面临的四大挑战,并提出了相应的研究方向和内容,为防范与遏制采空区煤自燃与瓦斯复合灾害事故、保障我国煤炭安全高效开采提供借鉴。 展开更多
关键词 采空区 复合灾害 煤炭自燃 瓦斯爆炸 灾害防控
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含添加剂双流体细水雾抑制瓦斯爆炸实验研究
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作者 陈立伟 边乐 +2 位作者 王东杰 严越涵 梁忠秋 《中国矿业》 北大核心 2024年第10期202-208,共7页
针对主要威胁我国煤矿安全生产的瓦斯爆炸和燃烧事故等问题,尤其是在单一煤层综放工作面低位高抽巷内易形成瓦斯积聚,在开采过程中,又会出现顶板矸石垮落、矸石和支护金属材料撞击,很容易导致瓦斯爆炸。本文探究含添加剂双流体细水雾在... 针对主要威胁我国煤矿安全生产的瓦斯爆炸和燃烧事故等问题,尤其是在单一煤层综放工作面低位高抽巷内易形成瓦斯积聚,在开采过程中,又会出现顶板矸石垮落、矸石和支护金属材料撞击,很容易导致瓦斯爆炸。本文探究含添加剂双流体细水雾在瓦斯爆炸抑制方面的应用效果。基于搭建的含添加剂双流体细水雾抑制管道瓦斯爆炸实验平台,对比分析了不同惰性气体与细水雾相互作用对瓦斯爆炸的抑制规律和效果,含添加剂的瓦斯抑制机理,并研究了不同添加剂浓度、不同添加剂种类对瓦斯爆炸抑制效果的影响。探究发现细水雾分别与CO_(2)、N_(2)、He和Ar四种惰性气体作用,均对瓦斯爆炸有着协同增益的效果。对比分析了有无添加剂的细水雾对瓦斯爆炸的抑制效果,添加剂的加入明显能够提升抑制效果;添加剂的浓度及添加剂的种类对抑制瓦斯爆炸有一定影响,很大程度地减少了瓦斯爆炸的危害。本文研究为防治煤矿瓦斯爆炸提供了一项具有重要意义的主动抑爆新技术。 展开更多
关键词 双流体 细水雾 高抽巷 瓦斯爆炸 N_(2)
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煤矿瓦斯爆炸所致脑损伤动物模型的建立及损伤机制的研究
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作者 田林强 孟伟正 +8 位作者 刘捷 孙振洲 王曌东 雷婷婷 李荣豹 冯光宇 陈建安 任文杰 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期452-452,共1页
目的煤矿瓦斯爆炸多发生在相对密闭环境,会产生一系列具有独特力学特性的冲击波伤害机体。爆炸后产生的各种毒气,特别是一氧化碳(CO)也会对组织造成伤害。以往虽有战争爆炸冲击波致脑损伤的研究,但未见有由物理和化学两种因素造成的复... 目的煤矿瓦斯爆炸多发生在相对密闭环境,会产生一系列具有独特力学特性的冲击波伤害机体。爆炸后产生的各种毒气,特别是一氧化碳(CO)也会对组织造成伤害。以往虽有战争爆炸冲击波致脑损伤的研究,但未见有由物理和化学两种因素造成的复合型脑损伤的报道。本研究拟通过模拟煤矿巷道瓦斯爆炸的真实情景,构建一个可重复的复合性脑损伤动物模型,研究其损伤机制,为今后探索有效干预手段,促进伤后神经功能恢复,预防或延缓神经退行性疾病的发生提供帮助。方法成年C57BL/6小鼠分为无损伤对照组,单纯瓦斯爆炸组及瓦斯爆炸加CO染毒复合伤组。小鼠置于可模拟煤矿巷道瓦斯爆炸的激波管生物杀伤系统,通过引爆含甲烷的混合空气,产生冲击波导致脑损伤;复合伤组再经腹腔注射给予CO染毒。所有动物在实验的不同时间点实施脑血流,行为学,组织学和分子生物学检测。结果两组遭受爆炸伤小鼠的脑血流量明显降低,多种组织学和行为学检测均显示神经系统受损,分子生物学检测提示脑组织产生了明显的炎症反应,复合伤组为甚(P<0.05)。结论本研究建立的模拟煤矿瓦斯爆炸致脑损伤小鼠模型,为后续研究致伤机制和有效干预措施提供了可靠的动物实验基础。 展开更多
关键词 复合伤 脑损伤 脑血流量 爆炸 神经退行性疾病 分子生物学检测 C57BL/6小鼠 瓦斯爆炸
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交通隧道瓦斯工区分级标准及海拔影响研究
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作者 林志 蒋星遥 +2 位作者 陈相 丁永超 冯森 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第5期876-886,共11页
针对交通瓦斯隧道现有标准存在的设防标准偏高、建设成本较高和不适用于高海拔地区等问题,结合数值模拟和理论分析进行研究。通过建立数值模型分析平均风速和瓦斯体积分数在空间上的动态变化,提出风速安全系数和瓦斯体积分数安全系数,... 针对交通瓦斯隧道现有标准存在的设防标准偏高、建设成本较高和不适用于高海拔地区等问题,结合数值模拟和理论分析进行研究。通过建立数值模型分析平均风速和瓦斯体积分数在空间上的动态变化,提出风速安全系数和瓦斯体积分数安全系数,并确定了稳定回风流断面的位置。对高海拔环境条件进行模拟,揭示不同海拔对瓦斯爆炸特性、爆炸极限和瓦斯体积分数的影响机制,通过引入基于海拔的瓦斯爆炸极限影响系数和瓦斯体积分数影响系数,建立平原瓦斯隧道与高海拔瓦斯隧道之间的关联模型。研究主要成果为:1)针对现行交通隧道瓦斯工区分级标准,改进分级标准值的计算公式,提出考虑不同隧道回风流断面面积大小的分级标准;2)优化瓦斯涌出不均衡系数取值,并将其与风速安全系数和瓦斯体积分数安全系数引入现行施工阶段绝对瓦斯涌出量实测值计算公式,提出修正后的实测值计算公式;3)针对高海拔瓦斯隧道,提出适用于不同海拔的瓦斯工区分级标准值计算公式和分级标准。 展开更多
关键词 瓦斯隧道 瓦斯工区分级标准 高海拔 瓦斯爆炸
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