本文選題：瓦斯爆炸　切入點：傳播特性　出處：《河南理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著煤礦開采深度的不斷增加,煤層中的瓦斯含量和壓力以及瓦斯涌出量越來越大,隨之而來的瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出問題將越來越嚴重。礦井瓦斯爆炸事故是煤礦災(zāi)害中危害最嚴重的災(zāi)害之一,而我國是世界上發(fā)生瓦斯爆炸事故最嚴重的國家之一。本文針對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)巷道受限空間條件下瓦斯爆炸沖擊波、火焰波、有毒有害氣體的傳播規(guī)律問題進行研究,為預(yù)防和控制煤礦井下瓦斯爆炸事故提供理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù),對爭取最佳的救災(zāi)決策時機、控制災(zāi)后的事故范圍以及減少人員傷亡和財產(chǎn)損失都有十分重要的作用。本文主要采用實驗研究和數(shù)值模擬對比分析的研究方法,對一般空氣區(qū)瓦斯爆炸沖擊波、火焰、有毒有害氣體的傳播規(guī)律展開研究。數(shù)值模擬結(jié)果和實驗結(jié)果吻合,驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。通過實驗研究和數(shù)值模擬對比分析研究瓦斯爆炸沖擊波在管道單向分叉情況下的傳播規(guī)律,分析管道分叉角度對直管和支管內(nèi)沖擊波衰減系數(shù)及分流系數(shù)的影響。同等條件下,初始壓力越大,直線管道衰減系數(shù)K1和支線管道衰減系數(shù)K2越大。沖擊波衰減系數(shù)在管道分叉、管道拐彎、直管道情況下隨初始壓力的增大而增大的特性是一樣的。支線管道衰減系數(shù)K2變大時直線管道衰減系數(shù)K1變小,體現(xiàn)了支線和直線管道內(nèi)沖擊波的分流作用,支線管道的分叉角度越大,對直線管道的分流作用越小,二者之間相互影響。沖擊波在管道分叉情況下支線管道內(nèi)的衰減比直線管道內(nèi)大。通過實驗研究和數(shù)值模擬對比分析研究瓦斯爆炸火焰波在管道內(nèi)的傳播規(guī)律,得出了火焰波傳播速度與壓力的關(guān)系式。通過實驗研究和數(shù)值模擬對比分析研究瓦斯爆炸產(chǎn)生的CO隨風流在管道內(nèi)的傳播規(guī)律,分析參與爆炸瓦斯量對有毒有害氣體在管道內(nèi)濃度分布的影響。在風流作用下CO在管道內(nèi)擴散的過程中濃度峰值逐步降低,并且CO濃度在管道內(nèi)的分布基本呈正態(tài)分布。隨著時間的推移,CO濃度正態(tài)分布曲線在管道內(nèi)向離爆源遠的地點傳播擴散,正態(tài)分布曲線的CO濃度峰值越來越小,呈衰減趨勢。
[Abstract]:With the increasing of coal mining depth, the gas content and pressure in coal seam and the amount of gas emission are increasing. The following gas explosion and coal and gas outburst problems will become more and more serious. Mine gas explosion accident is one of the most serious disasters in coal mine disasters. However, China is one of the most serious gas explosion accidents in the world. In this paper, the propagation law of gas explosion shock wave, flame wave and poisonous and harmful gas under the restricted space condition of complex network roadway is studied. In order to prevent and control the underground gas explosion accident, provide the theoretical and experimental basis, for the best time for disaster relief decision-making, It is very important to control the scope of the accident after the disaster and to reduce the casualties and property losses. In this paper, the methods of experimental study and numerical simulation and contrast analysis are used to study the blast wave and flame of gas explosion in general air area. The propagation law of toxic and harmful gases is studied. The numerical simulation results are in agreement with the experimental results. The reliability of the numerical simulation results is verified, and the propagation law of the gas explosion shock wave in the case of unidirectional bifurcation of the pipeline is studied through the experimental study and the comparative analysis of the numerical simulation. The influence of the bifurcation angle on the attenuation coefficient and shunt coefficient of shock wave in straight pipe and branch pipe is analyzed. The higher the initial pressure is under the same conditions, The attenuation coefficient K1 of linear pipeline and K2 of branch pipeline are larger. The attenuation coefficient of shock wave is at the bifurcation of pipeline and the bend of pipeline. When the attenuation coefficient K _ 2 of the branch pipeline becomes larger, the attenuation coefficient K _ 1 of the straight pipeline becomes smaller, which reflects the shunt effect of the shock wave in the branch line and the straight pipeline. The greater the bifurcation angle of the branch pipeline, the smaller the shunt effect on the straight pipeline. The attenuation of shock wave in the branch pipeline is greater than that in the straight line pipeline under the condition of bifurcation. The propagation law of the flame wave of gas explosion in the pipeline is studied by means of experimental study and numerical simulation. The relationship between the velocity of flame wave propagation and the pressure is obtained. By means of experimental study and numerical simulation, the propagation law of CO with the wind flow from gas explosion in pipeline is studied. The effect of explosion gas quantity on the concentration distribution of toxic and harmful gases in pipeline is analyzed. The peak value of CO concentration decreases gradually during the diffusion of CO in the pipeline under the action of air flow. And the distribution of CO concentration in the pipeline is normal distribution basically, and the normal distribution curve of CO concentration propagates in the far place away from the detonation source with the passage of time, and the peak value of CO concentration in the normal distribution curve becomes smaller and smaller, showing a tendency of attenuation.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.7

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本文編號：1664223