煤矿风井防爆门结构泄压特性及效果研究

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矿山开采的重要目标是以安全的方式运营。瓦斯爆炸事故作为最常见、最危险的事故,在特大煤矿事故和死亡人数中所占比例较高。其中瓦斯爆炸导致的主通风机被破坏,严重威胁井下人员的生命安全,防爆门作为保护主通风机免遭破坏的设备,在矿业安全生产过程中起到至关重要的作用。为研究冲击波作用下煤矿风井防爆门结构泄压特性及效果,本文依托自建实验平台对爆炸冲击波作用下防爆门的泄压特性进行实验研究;在构建三维物理模型的基础上,对不同结构防爆门的泄压效果进行研究,获得泄压效果最好的防爆门结构,然后对其在不同爆炸条件下的泄压特性进行深入系统研究。研究结果表明:(1)通过防爆门泄压特性实验可知:当甲烷浓度为9.5%时,管道内各监测点的最大超压和最大超压上升速率达到最大。同时,上下移动型防爆门的开启高度及泄压面积也达到最大,分别为19.5cm和0.371m~2。(2)通过对不同结构防爆门的泄压效果研究可知:在泄压过程中上下移动型防爆门的开启速度更快、作用在门上的超压更低、风硐和井筒内的超压更低且冲击波速度更大。不同结构防爆门的泄压效果从好到次依次为:上下移动型防爆门>两侧对开型防爆门>中央对开型防爆门。上下移动型防爆门在矿井安全生产中拥有更好的泄压效果,能更好的保护井筒、风机和防爆门免遭破坏。(3)通过对上下移动型防爆门的泄压特性研究可知:井下瓦斯积聚量越大,在泄压过程中上下移动型防爆门的开启高度越高、开启速度越快、井筒和风硐内的超压下降速率越快且冲击波速度越大。此外,研究发现在上下移动型防爆门上,最大超压集中在防爆门的中间部分;在两侧对开型防和中央对开型防爆门上,最大超压集中在两侧转动轴和中间转动轴上。因此上下移动型防爆门可适当加强中间部分角钢厚度,两侧对开型和中央对开型防爆门可适当加强两侧转动轴和中间转动轴角钢厚度。本文共有图51幅,表9个,参考文献89篇。
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