瓦斯爆炸对矿井通风网络动力效应的研究

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我国煤矿生产过程中安全事故的发生,为国家经济发展带来严重影响。通过对近些年煤矿发生的特别重大瓦斯事故爆炸的研究分析,瓦斯爆炸产生的冲击波是其造成破坏的主要媒介。产生的冲击波在巷道中改变通风系统中各节点的压力,从而引发巷道内的风流紊乱,甚至会造成整个通风系统的崩溃,导致有毒有害气体在巷道内弥漫,造成大量的人员伤亡。因此研究瓦斯爆炸对矿井通风网络的动力效应,对在灾难发生时的救灾决策上有重要的指导意义。  本文通过对瓦斯爆炸的发生机理及其发生后爆炸冲击的产生和传播做了详细的理论分析,得出爆炸发生后产生大量高温气体压缩空气形成冲击波,而后冲击波的传播改变巷道内各个节点的压力和整个通风网络的结构,引起风流紊乱。冲击波传播过程中衰减系数和安全距离存在必然联系。通过一个冲击波超压衰减模型计算出超压在直巷道中的理论衰减值。  基于上述分析研究决定在实验室进行实验测出具体的超压衰减数据。在实验阶段设计了不同巷道结构,基本涵盖了井下的巷道类型。通过在不通风速情况下的直管道中测定风速与冲击波衰减系数之间的关系,可以很明确地看出风速对衰减有一定影响,顺风管中,风速越大,爆炸冲击波超压衰减越慢,其衰减系数与风速的关系为:k=-0.0167v+1.886。逆风管中则正好相反,其关系式为:k=0.0257v+1.948。在不同巷道的实验,测算其最大超压值,计算各种结构节点下的超压传播时衰减规律,并测算在管道中的衰减系数;在不同的巷道结构中(拐弯和分岔)的超压衰减系数普遍低于单一连接(直巷道)的衰减系数,所以在计算瓦斯爆炸超压的衰减时不能仅看在直巷道中的衰减。在比较各个节点结构的衰减系数和安全距离。为实际发生的瓦斯爆炸提供一个参考值。如何制定控制营救措施,对减少瓦斯爆炸后人员伤亡和财产损失具有重要的指导作用。
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