超细粉体抑制矿井多元可燃性气体爆炸的实验研究

作     者：李培煊 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓军;张辛亥

授予年度：2011年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：多元可燃性气体 爆炸 超细粉体 抑制爆炸 

摘      要：瓦斯爆炸严重威胁着煤矿的安全生产。利用有效的技术手段进行事故控制是十分必要的,因此研究抑爆材料对瓦斯爆炸的防治具有重要意义。 本文基于瓦斯爆炸机理和粉体抑爆理论,分析了超细粉体抑爆剂的基本性能及特点,采用XKWB-1型20L近球形密闭式气体爆炸实验系统进行了一系列多元可燃性气体爆炸特性实验及超细粉体抑爆实验。首先,测试了甲烷-空气爆炸气体及CH-CO-CH-H-空气多元混合可燃气体的爆炸极限范围和爆炸特性参数,验证了实验系统的可行性,并且得出多元可燃性气体的爆炸下限要明显低于甲烷气体的结论;同时对比分析了单元及多元爆炸气体的爆炸特性参数,推断出多元可燃性气体的爆炸危险度要明显高于烷空气体。其次,通过大量分析调研,选取了硼酸锌、微米SiO、纳米SiO、纳米CaCO四种超细粉体作为抑爆剂,利用爆炸压力、爆炸压力上升速率、最大爆压到达时间等参数表征抑爆效果,测试并对比了四种超细粉体对CH-CO-CH-H-空气多元可燃性气体爆炸的抑制效果,同时研究了粉体抑爆剂本身特性和释放因素等对其抑爆效果的影响。 实验结果表明,选取的四种超细粉体在防爆和抑制初始爆炸方面都具有一定的效果,抑爆效果由小到大依次为微米SiO、硼酸锌、纳米SiO、纳米CaCO,粉体粒径越小抑爆效果越好,同数量级粒径下,材料本身含结晶水多的抑爆效果更好。添加粉体后,多元混合气体爆炸压力减小,压力上升速率降低,但反应容器内粉体浓度适量才具有更好效果,且粉体喷洒后,点火延迟时间应在固定范围内抑爆效果才更好。本实验系统及所得结论为粉体抑制多元可燃性气体爆炸的发展提供了一定的指导,为粉体抑爆技术研究奠定了一定的基础。