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爆炸冲击波扬尘过程中的颗粒动力学特征

煤炭学报 2014年第12期39卷 2453-2458页

作者：林柏泉孙豫敏朱传杰江丙友刘谦洪溢都中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为研究爆炸扬尘过程中粉尘颗粒的运动特征,通过纹影仪以及高速摄像机,对粉尘的运动轨迹及其水平、纵向速度进行了分析。结果表明:粉尘颗粒的运动轨迹大体呈抛物线型,其上升过程中受到重力、气流曳引阻力等的作用,速度逐渐降低直至峰值高... 详细信息

为研究爆炸扬尘过程中粉尘颗粒的运动特征,通过纹影仪以及高速摄像机,对粉尘的运动轨迹及其水平、纵向速度进行了分析。结果表明:粉尘颗粒的运动轨迹大体呈抛物线型,其上升过程中受到重力、气流曳引阻力等的作用,速度逐渐降低直至峰值高度,随后在重力作用下沉于管道底部;水平速度vx和纵向速度vy的发展趋势都可用指数函数描述;一定压力下,颗粒的初始位置对其轨迹有影响;冲击波前方的颗粒,受前方粉尘层的阻碍以及冲击波压力损失的影响,上扬过程较缓慢,最大扬尘高度减小,扬尘距离增大;此外,扬尘距离、vx和vy随压力的增大而增大,而最大扬尘高度减小。

关键词：瓦斯爆炸粉尘颗粒扬尘

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基于管道异常特征的瓦斯爆炸传播特性研究

基于管道异常特征的瓦斯爆炸传播特性研究

作者：孙豫敏中国矿业大学

学位级别：硕士

瓦斯爆炸事故是我国煤矿面临灾害的主要形式之一,异常结构处的瓦斯爆炸会造成更大的破坏,诱发次生灾害。因此掌握异常结构处瓦斯爆炸传播规律对制定预防、控制及减灾措施具有重要的指导意义。本文以中国矿业大学自行研制的水平管道式气... 详细信息

瓦斯爆炸事故是我国煤矿面临灾害的主要形式之一,异常结构处的瓦斯爆炸会造成更大的破坏,诱发次生灾害。因此掌握异常结构处瓦斯爆炸传播规律对制定预防、控制及减灾措施具有重要的指导意义。本文以中国矿业大学自行研制的水平管道式气体爆炸装置为基础,采用实验和理论分析结合的方法,研究了充填率、拐弯和分岔三种异常结构内瓦斯爆炸传播规律。取得创新结果如下:(1)研究了不同充填率下的瓦斯爆炸,揭示了充填率对瓦斯爆炸传播的影响规律。当充填率较小时,超压峰值随着传播距离的增大呈降低趋势,其轨迹可拟合为一元二次函数△P=ax2+bx+c;随着充填率的增大,超压峰值呈现出先减小后增大趋势,在接近出口处再次下降。最大超压峰值与充填率的关系符合一元二次函数△Pmax=-0.003+0.16β-0.08904β2。火焰传播速度则呈先增大后减小的趋势。最大火焰速度与充填率的关系符合一元二次函数vmax=31.02+428.09β-237.39β2。(2)研究了不同拐弯管道内的瓦斯爆炸,揭示了不同拐弯角度对瓦斯爆炸传播的影响规律。发现锐角拐弯管道中的超压峰值、超压增幅、火焰速度降幅均大于钝角和直角拐弯管道,对巷道破坏严重。经拟合发现,拐弯管道中超压峰值和火焰速度分段后均可用指数函数△P=a+be-x/c、v=a+be-x/c拟合,并给出了拟合参数,对于估算管道各处的超压峰值和火焰速度有一定的指导意义。(3)研究了不同分岔管道内的瓦斯爆炸,揭示了一钝一锐分岔、两钝分岔管道中的瓦斯爆炸传播规律。发现一钝一锐型分岔中,钝角分支的压力和火焰速度都高于锐角分支;两直分岔对爆炸波的扰动大于另外两种分岔。经拟合发现,分岔管道内超压峰值变化可分为两段,可用指数函数△P=a+be-x/c、一元二次函数△P=d+d1x+d2x2表示;火焰速度分段后可用指数函数v=a+be-x/c表示,并给出了拟合参数,对于估算管道各处的超压峰值和火焰速度有一定的指导意义。(4)拐弯、分岔与点火源间的距离对爆炸传播特性有较大的影响。随着二者间距离的增加,超压峰值发生突变的位置越来越远,且拐弯、分岔前后的压升也随之增加,但是对其最大超压峰值影响不大;拐弯、分岔后火焰加速度和火焰速度的最大值会随之增加。受限空间内的瓦斯爆炸应作为井下防范的重点。本文对异常结构处瓦斯爆炸的传播规律展开了探索和研究,以期能够对煤矿瓦斯爆炸事故的预防和事故处理工作提供支持。另外相关研究成果发表论文4篇,其中SCI检索1篇,EI检索1篇。

关键词：异常结构瓦斯爆炸拐弯分岔传播规律

瓦斯爆炸压力与波前瞬态流速演化特征及其定量关系

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爆炸与冲击 2015年第1期35卷 108-115页

作者：林柏泉洪溢都朱传杰江丙友刘谦孙豫敏中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 安徽理工大学安徽淮南232001 龙岩学院福建龙岩364012

为了建立爆炸波前的瞬态流速和超压的定量关系,采用数值模拟的方法分别研究了开口型方管内瓦斯爆炸超压和瞬态流速传播特征。研究结果表明:开口型方管内,波前瞬态流速和超压的波形曲线的峰值个数不一样,而且超压峰值总是早于波前瞬态流... 详细信息

为了建立爆炸波前的瞬态流速和超压的定量关系,采用数值模拟的方法分别研究了开口型方管内瓦斯爆炸超压和瞬态流速传播特征。研究结果表明:开口型方管内,波前瞬态流速和超压的波形曲线的峰值个数不一样,而且超压峰值总是早于波前瞬态流速峰值出现。大部分情况下,方管横截面边长越大,其超压峰值相对较小,并且超压峰值沿传播方向呈现降低趋势。波前瞬态流速峰值沿传播方向呈不断增长趋势,而且方管横截面边长越大,其峰值也相对较小。长径比(方管长度与横截面边长之比)小于125时,超压峰值与波前瞬态流速峰值的定量关系始终呈现线性反比关系;大于或等于125时,超压峰值和波前瞬态流速峰值的定量关系呈分段关系。研究结果可为爆炸冲击波扬尘的研究提供基础数据。

关键词：爆炸力学瞬态流速超压瓦斯爆炸

管道长度对爆炸波前流速与超压耦合关系影响研究

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采矿与安全工程学报 2014年第3期31卷 476-482页

作者：刘谦林柏泉朱传杰江丙友洪溢都孙豫敏中国矿业大学安全工程学院、煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为了研究管道长度对瓦斯爆燃爆炸波前流速与超压耦合关系的影响,采用数值模拟的方法研究了封闭管道内爆炸超压与波前流速的传播特征。研究结果表明：不同长度下管道内的最终爆炸超压均趋于0.7～0.9 MPa之间;对于较短管道,流速峰值相对较... 详细信息

为了研究管道长度对瓦斯爆燃爆炸波前流速与超压耦合关系的影响,采用数值模拟的方法研究了封闭管道内爆炸超压与波前流速的传播特征。研究结果表明：不同长度下管道内的最终爆炸超压均趋于0.7～0.9 MPa之间;对于较短管道,流速峰值相对较小,流速峰值的下降趋势较平缓,流速在正负区间的振荡频率较快;对于较长管道,流速峰值相对较大,峰值下降趋势较快,振荡频率较慢;在15～20 m之间存在一个临界长度,当管长大于临界长度时,管道内会出现2个最低超压峰值,当管长小于临界长度时,则管内只会出现1个最低超压峰值;首次流速峰值与超压表现出良好的正比关系,通过拟合得到不同长度下首次流速峰值与超压的耦合关系。研究成果可为今后受限空间内爆炸的预防与控制提供基础理论参考。

关键词：瓦斯爆炸长度流速超压振荡

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管道分岔对甲烷爆炸传播影响的试验研究

消防科学与技术 2017年第7期36卷 903-906页

作者：张家山朱传杰孙豫敏杨岩中国石油集团安全环保技术研究院北京102206 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 辽河油田公司辽宁盘锦124010

利用80 mm×80 mm的钢管模拟三种分岔结构,通过动态数据采集仪分析甲烷爆炸发生后爆炸波、火焰在多种不同形式分岔中的传播情况,得出超压峰值、火焰传播速度与分岔形式之间的关系。研究发现:在分岔处,超压峰值大幅度升高、火焰速度大幅... 详细信息

利用80 mm×80 mm的钢管模拟三种分岔结构,通过动态数据采集仪分析甲烷爆炸发生后爆炸波、火焰在多种不同形式分岔中的传播情况,得出超压峰值、火焰传播速度与分岔形式之间的关系。研究发现:在分岔处,超压峰值大幅度升高、火焰速度大幅度降低;在分岔后,二者均呈迅猛增大的趋势。两直分岔管道引起的扰动大于两钝分岔管道。对于一钝一锐分岔管道,钝角分支内的超压和火焰速度均高于锐角分支,爆炸波对钝角分支造成的影响更严重。

关键词：气体爆炸爆炸超压火焰传播速度管道分叉

深部大倾角综放面瓦斯与火灾共存防治技术研究

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中国煤炭 2013年第3期39卷 92-96,101页

作者：孙豫敏林柏泉朱传杰李贤忠中国矿业大学安全工程学院江苏省徐州市221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏省徐州市221008

为解决赵各庄3237工作面瓦斯与自燃火灾共存的难题,采用数值模拟的方法探究了12#煤层上覆岩层垮落三带分布特征,确定了抽放的最佳位置。以CO与O2浓度为主要指标,以遗煤温度为辅助指标,对采空区自燃三带进行了划分,得出灌浆的最佳位置在... 详细信息

为解决赵各庄3237工作面瓦斯与自燃火灾共存的难题,采用数值模拟的方法探究了12#煤层上覆岩层垮落三带分布特征,确定了抽放的最佳位置。以CO与O2浓度为主要指标,以遗煤温度为辅助指标,对采空区自燃三带进行了划分,得出灌浆的最佳位置在采空区距工作面19.7m处。最后,提出利用增稠粉煤灰二氧化碳泡沫材料进行采空区堵漏和防火抑爆,利用高位巷和高位钻孔进行瓦斯抽采,降低工作面瓦斯浓度。

关键词：采煤工作面瓦斯突出火灾瓦斯抽放注浆粉煤灰深部大倾角赵各庄矿

管道内预混气体爆炸的波形演化特征及超压预测模型

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消防科学与技术 2021年第12期40卷 1707-1710页

作者：朱传杰孙豫敏林柏泉江丙友中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 深圳市福田区应急管理局广东深圳518017 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

综合采用数值模拟、理论建模和实验验证方法,开展了平直管道内气体爆炸超压的预测方法研究。研究分析发现:爆炸波可以分为三种类型,即爆轰波、高速爆燃波和缓燃波,而且爆炸波形能够反映火焰燃烧和爆炸超压之间的关系,典型的爆炸波包含... 详细信息

综合采用数值模拟、理论建模和实验验证方法,开展了平直管道内气体爆炸超压的预测方法研究。研究分析发现:爆炸波可以分为三种类型,即爆轰波、高速爆燃波和缓燃波,而且爆炸波形能够反映火焰燃烧和爆炸超压之间的关系,典型的爆炸波包含前驱冲击波、火焰压缩波和稀疏波三个部分。前驱冲击波的超压随着爆炸的传播不断增大,其与距离的关系可以用线性函数表征,火焰压缩波形成的第二次峰值超压与传播距离的关系也可以用线性函数表征,但其波形可以用指数函数表征。最后,实验验证了本文提出的爆炸波形函数的正确性,其可以很好地预测爆炸超压演化,而且与数值模拟结论基本相同。研究成果可以为管道或巷道内可燃气体爆炸超压预测及破坏评估提供理论依据。

关键词：气体爆炸超压爆炸波形火焰爆炸波

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受限空间内爆炸波的波形演化特征分析

矿业安全与环保 2013年第5期40卷 1-4页

作者：孙豫敏林柏泉朱传杰刘谦洪溢都中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008

为了分析研究瓦斯爆炸波在巷道内传播过程中的演化特征,运用AutoReaGas软件模拟了爆炸波沿开口平直巷道的传播演变规律。研究结果表明:爆炸波从波形上看大致分为前驱冲击波、热压缩波及稀疏波;在爆炸初期爆炸波以接近声速的速度稳定传播... 详细信息

为了分析研究瓦斯爆炸波在巷道内传播过程中的演化特征,运用AutoReaGas软件模拟了爆炸波沿开口平直巷道的传播演变规律。研究结果表明:爆炸波从波形上看大致分为前驱冲击波、热压缩波及稀疏波;在爆炸初期爆炸波以接近声速的速度稳定传播;爆炸超压峰值整体呈现出先减小后增大的趋势。根据分析结果,在超压较大的区域应加强相应的预防措施,以减少瓦斯爆炸带来的损失。

关键词：瓦斯爆炸冲击波超压峰值

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转弯对管道内甲烷爆炸传播特性的影响研究

消防科学与技术 2017年第5期36卷 581-584页

作者：田慧玲高建成朱传杰孙豫敏平顶山工业职业技术学院河南平顶山467000 中国平煤神马集团能源化工研究院河南平顶山467000 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

设计实验方案,测试不同转弯角度对管道内甲烷爆炸传播特性的影响。转弯角度分别为52°、90°和145°,测试不同转弯角度下管道内甲烷爆炸超压峰值及火焰传播速度的变化规律。结果表明,转弯之前,转弯管道内超压峰值的变化趋势及火焰传播... 详细信息

设计实验方案,测试不同转弯角度对管道内甲烷爆炸传播特性的影响。转弯角度分别为52°、90°和145°,测试不同转弯角度下管道内甲烷爆炸超压峰值及火焰传播速度的变化规律。结果表明,转弯之前,转弯管道内超压峰值的变化趋势及火焰传播速度与长直管道中基本一致;转弯处,超压峰值迅速增大,而火焰传播速度却大幅度降低;转弯后,转弯角度越小,超压峰值增幅越大,火焰传播速度加速度越大。

关键词：转弯管道气体爆炸爆炸超压火焰传播速度