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携煤尘高压气流诱导沉积煤粉爆炸火焰特性研究

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中国安全科学学报 2017年第5期27卷 58-63页

作者：李雨成刘天奇周西华刘蓉蒸辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

为研究携煤尘高压气流诱导沉积煤粉联合爆炸的火焰特性,采用水平玻璃管煤尘爆炸试验装置,分别对褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤等4种煤尘的联合爆炸火焰传播最远距离l和火焰持续时间t等2项火焰特性展开试验分析,并研究沉积煤粉质量m、沉积... 详细信息

为研究携煤尘高压气流诱导沉积煤粉联合爆炸的火焰特性,采用水平玻璃管煤尘爆炸试验装置,分别对褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤等4种煤尘的联合爆炸火焰传播最远距离l和火焰持续时间t等2项火焰特性展开试验分析,并研究沉积煤粉质量m、沉积煤粉粒径r、沉积煤粉中混入CaCO_3岩粉量k对联合爆炸火焰特性的影响。结果表明:随m在0~4.5 g范围内增大,4种煤尘l和t先增大后减小,l和t达到局部极值后减小。4种煤尘的l均随r的增大缓慢减小,且分别在r为26、26、26和38μm时,l依次达最大值106、73、37和22 cm。t_3和t_4随r的增大而增大,甚至当r大于40μm时亦如此。k为6 g时,褐煤、长焰煤l抑制效率分别为62.5%和79.7%,而不粘煤与气煤均不再爆炸。

关键词：煤尘爆炸高压气流沉积煤粉火焰特性 CaCO3粉末

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煤尘二次爆炸特性研究

工矿自动化 2018年第6期44卷 81-87页

作者：刘浩雄刘贞堂钱继发洪森邱黎明张瑞中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116

利用20L球形爆炸装置研究了煤尘浓度、煤尘粒径和点火能量对煤尘二次爆炸特性的影响,并与煤尘一次爆炸特性进行了对比分析。结果表明:随着煤尘浓度的增加,煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率均先增大后减小,一次爆炸与二次爆... 详细信息

利用20L球形爆炸装置研究了煤尘浓度、煤尘粒径和点火能量对煤尘二次爆炸特性的影响,并与煤尘一次爆炸特性进行了对比分析。结果表明:随着煤尘浓度的增加,煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率均先增大后减小,一次爆炸与二次爆炸的最大压力差先减小后增大,一次爆炸与二次爆炸的压力最大上升速率差先减小后增大再减小;随着煤尘粒径的减小,煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率不断增大,一次爆炸与二次爆炸的最大压力差及压力最大上升速率差均先增大后减小;随着点火能量的增加,煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率,以及一次爆炸与二次爆炸的最大压力差及压力最大上升速率差均呈增大的变化趋势;煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率与一次爆炸时相比均减小;煤尘浓度为煤尘二次爆炸特性与一次爆炸产生差异的主要影响因素。

关键词：煤尘爆炸二次爆炸煤尘浓度煤尘粒径点火能量爆炸最大压力爆炸压力最大上升速率

大型储煤筒仓进料过程煤尘浓度分布及煤尘爆炸数值模拟

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消防科学与技术 2021年第12期40卷 1728-1732页

作者：马瑞魏芸刘晅亚陈晔中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津300222 应急管理部天津消防研究所天津300381

采用Fluent模拟进料过程中仓内煤尘浓度场分布,在此基础上基于OpenFOAM平台开展煤尘爆炸过程数值模拟,以指导大型储煤筒仓安全设施的布置。结果表明:仓内竖向空间越小,煤尘竖向浓度梯度越明显,空间内平均浓度越高,空仓、半仓条件下筒仓... 详细信息

采用Fluent模拟进料过程中仓内煤尘浓度场分布,在此基础上基于OpenFOAM平台开展煤尘爆炸过程数值模拟,以指导大型储煤筒仓安全设施的布置。结果表明:仓内竖向空间越小,煤尘竖向浓度梯度越明显,空间内平均浓度越高,空仓、半仓条件下筒仓竖向几何中心线上煤尘质量分数分别达到30%、40%以上;仓内竖向空间越小,筒仓内最大爆炸温度越高,但最大爆炸超压越小,空仓、半仓条件下最大爆炸温度分别可达2 000、3 000 K,最大爆炸超压分别为1、0.82 MPa;建议在筒仓顶部及侧壁靠上部位设置煤尘浓度监测及预警装置,并在筒仓顶部设置有效的泄爆装置,以有效防范筒仓爆炸风险、降低筒仓爆炸损失。

关键词：储煤筒仓煤尘浓度煤尘爆炸数值模拟

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井下煤尘爆炸特性及降尘抑爆技术研究

井下煤尘爆炸特性及降尘抑爆技术研究

作者：赵媛媛中北大学

学位级别：硕士

作为井下五大自然灾害之一,煤尘不仅危害工人的身体健康,而且存在爆炸的危险。随着煤炭资源开采的机械化、自动化程度越来越高,煤尘的产生量也越来越多,开展对煤尘爆炸理论的研究,以及对煤尘防治装置的改进,变得更为急迫。本文首先介绍... 详细信息

作为井下五大自然灾害之一,煤尘不仅危害工人的身体健康,而且存在爆炸的危险。随着煤炭资源开采的机械化、自动化程度越来越高,煤尘的产生量也越来越多,开展对煤尘爆炸理论的研究,以及对煤尘防治装置的改进,变得更为急迫。本文首先介绍了文章的研究背景与意义,并对国内外的煤尘爆炸机理、煤尘爆炸传播规律和煤尘防治技术进行了分析和总结。之后描述了煤尘爆炸的基本过程,从热爆炸理论和自由基原理两个角度简述了煤尘爆炸的化学反应机理并说明了煤尘爆炸威力的影响因素,然后简单解释了煤尘爆炸冲击波在不同类型的巷道中衰减原因,为下文的数值仿真奠定了理论基础。为研究煤尘爆炸的冲击波在不同初始条件下的传播规律,建立了直巷道模型,并利用CFD仿真软件Fluent分析了不同瓦斯含量、煤尘浓度和煤尘粒度时,直巷道内冲击波超压的变化趋势。结果表明:煤尘混合物爆炸冲击波的超压值以及压力值的上升速度随着瓦斯含量的增加呈现先增大后减小的趋势;冲击波超压值随煤尘浓度的增大而先增大后减小;煤尘粒径的变化对爆炸冲击波超压和火焰温度及其速度的影响显著,粒度越小,火焰速度和温度越高。为研究复杂巷道中煤尘爆炸冲击波的传播规律,建立了不同角度的拐弯巷道、分岔巷道和变截面巷道模型,同样利用Fluent软件,在典型位置设置观测点,分析了各种情况下的超压值变化。结果表明:巷道拐弯的弯角越大,拐弯之后的直巷道中的压力值越小,拐弯角度的增大有利于冲击波的压力衰减;单向分岔巷道中,分岔角度增大时,下游直巷道的超压值随之增大,而分岔支巷道中的压力值则逐渐减小;变截面巷道中,当冲击波由窄巷道传播至宽巷道时,冲击波超压发生明显降低,且宽巷道的截面越大,这种衰减越明显。基于水雾对煤尘的吸附和沉降机理的分析,设计了一种可降尘、抑爆的主动装置。该系统将多传感器方案其他安保系统联合,做到信息共享,可以有效的保证对危险源辨识的准确度;设计了基于提醒和危险两种结果的对应,尤其在危险回路中,额外增加了机械触发的快速喷雾回路,具有成本低廉和安装简易的优点,且增加了系统可靠性。

关键词：煤尘爆炸 Fluent 数值仿真自动降尘抑爆

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氧化煤尘的爆炸特性及其变化规律

煤矿安全 2023年第3期54卷 67-72页

作者：贺杰程凯张金中煤华晋集团有限公司王家岭矿山西河津043301

氧化煤是指经历过升温又降温过程的煤体,在矿井火区启封、分层开采、遗煤复采等区域一直广泛存在,这些区域煤炭开发利用产生的煤尘为氧化煤尘。由于煤体发生了不同程度的氧化,内部结构受到影响,所产生氧化煤尘的爆炸特性发生改变。针对... 详细信息

氧化煤是指经历过升温又降温过程的煤体,在矿井火区启封、分层开采、遗煤复采等区域一直广泛存在,这些区域煤炭开发利用产生的煤尘为氧化煤尘。由于煤体发生了不同程度的氧化,内部结构受到影响,所产生氧化煤尘的爆炸特性发生改变。针对不粘煤样,采用程序升温箱对样品进行了不同温度(25、75、115℃)的预处理,探讨氧化煤尘爆炸特性在不同变量(氧化煤尘云浓度、氧化煤尘粒径)条件下的变化规律。结果表明:氧化煤尘爆炸过程可划分为4个阶段,分别为初始负压阶段、高压喷尘阶段、爆炸升压阶段和压力衰减阶段;氧化煤尘爆炸特性与煤尘云浓度符合二次多项式规律,随浓度增大而先升后降,T_(25)、T_(75)和T_(115)煤尘最优煤尘云浓度集中在300 g/m^(3)和200 g/m^(3);在煤尘云浓度一定时,氧化煤尘最大爆炸压力值随粒径增大而减小。

关键词：氧化煤尘程序升温煤尘爆炸煤尘粒度爆炸压力

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煤尘爆炸性鉴定分析系统研究

矿业安全与环保 2012年第6期39卷 34-36页

作者：张引合中煤科工集团重庆研究院重庆400037

煤尘爆炸性鉴定原是在石英玻璃管中进行煤尘云测试的,主要通过肉眼观察火焰长度来确定煤尘爆炸性质,存在检测精度差、人为干扰因素多及自动化程度低等问题。为此,研究了煤尘爆炸性鉴定分析系统,并介绍了该系统的组成结构。该系统具有自... 详细信息

煤尘爆炸性鉴定原是在石英玻璃管中进行煤尘云测试的,主要通过肉眼观察火焰长度来确定煤尘爆炸性质,存在检测精度差、人为干扰因素多及自动化程度低等问题。为此,研究了煤尘爆炸性鉴定分析系统,并介绍了该系统的组成结构。该系统具有自动控温、火焰长度自动测量和记录、自动喷尘及自动清扫沉积煤尘等功能。试验研究表明,其温度控制达到(1 100±1)℃,可测量精度最小为1.25mm的煤尘爆炸火焰长度。

关键词：煤尘爆炸火焰长度自动控制

密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸传播特性

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1941-1951页

作者：江丙友洪汉苏明清鲁昆仑杨炳辉王培龙丁大伟安徽理工大学工业粉尘防控与职业安全健康教育部重点实验室安徽淮南232001 中国安全生产科学研究院北京100012 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

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... 详细信息

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。

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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煤尘爆炸固态产物的矿物质特性研究

煤炭学报 2018年第11期43卷 3145-3153页

作者：钱继发刘贞堂洪森刘冠华刘浩雄中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

利用20 L球形爆炸装置对来自老虎台和新密矿区的2种煤尘进行爆炸实验,并对其爆炸固态产物进行收集分析。采用X射线衍射技术对2个矿区的煤尘原样和爆炸固态产物的矿物质特性进行分析研究。研究发现,煤尘爆炸后,爆炸固态产物中挥发分和固... 详细信息

利用20 L球形爆炸装置对来自老虎台和新密矿区的2种煤尘进行爆炸实验,并对其爆炸固态产物进行收集分析。采用X射线衍射技术对2个矿区的煤尘原样和爆炸固态产物的矿物质特性进行分析研究。研究发现,煤尘爆炸后,爆炸固态产物中挥发分和固定碳等有机组分较煤尘原样均明显减少,而主要由矿物质组成的灰分却明显增加;矿物质物相定性和定量分析结果表明,煤尘原样主要由高岭石、石英等常见矿物质组成;爆炸固态产物中的矿物质组成和含量均发生了明显变化,主要由稳定、耐高温的硅酸盐矿物和氧化物矿物组成;且通过对矿物质演化行为的分析认为煤尘爆炸固态产物应该是一种掺杂有部分煤尘原样颗粒的混合物,且与煤尘原样中的矿物质存在一定的转化关系。

关键词：煤尘爆炸固态产物矿物质演化行为

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王家山煤矿煤尘爆炸特性测定及防治技术研究

王家山煤矿煤尘爆炸特性测定及防治技术研究

作者：史敏雪西安科技大学

学位级别：硕士

煤尘是煤矿生产过程中的必然产物且爆炸破坏力强,是矿井五大灾害之一。研究煤尘爆炸特性对预防煤尘爆炸具有重要意义。论文以甘肃靖远煤电股份有限公司王家山煤矿为研究对象,选取典型工作面采集煤样,测定该矿煤样的水分、灰分和挥发分,... 详细信息

煤尘是煤矿生产过程中的必然产物且爆炸破坏力强,是矿井五大灾害之一。研究煤尘爆炸特性对预防煤尘爆炸具有重要意义。论文以甘肃靖远煤电股份有限公司王家山煤矿为研究对象,选取典型工作面采集煤样,测定该矿煤样的水分、灰分和挥发分,利用经验公式对煤尘爆炸性进行了判定,通过爆炸实验分析煤尘浓度、点火能量及粒径对煤尘爆炸特性的影响。实验结果表明,甘肃靖远煤电股份有限公司王家山煤矿的煤尘爆炸指数在26.83%～33.25%之间,爆炸危险性强。煤尘爆炸最大压力随煤尘浓度的增大呈现先升后降的趋势,随点火能量的增大呈线性上升,随煤尘粒径的减小呈线性上升。煤尘燃烧持续时间随煤尘浓度的增大呈先减后增的趋势,随点火能量的增大呈线性下降,随煤尘粒径的减小呈线性下降。变质程度较高的王家山煤矿1#井的变化趋势较2#井煤样更为明显。论文针对性的开展煤尘爆炸防治措施研究,分别制定了减尘、降尘、抑爆等方面的技术方案和安全管理措施,解决了王家山煤矿安全生产中的实际问题,也为周边煤矿企业预防煤尘爆炸提供了借鉴。

关键词：煤质分析煤尘爆炸防爆措施