井下煤尘爆炸特性及降尘抑爆技术研究
本文选题:煤尘爆炸 + Fluent ; 参考:《中北大学》2017年硕士论文
【摘要】: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。
[Abstract]:As one of the five natural disasters, coal dust not only endangers the health of workers, but also has the risk of explosion. With the mechanization of coal resource exploitation, the degree of automation is becoming higher and higher, and the production of coal dust is more and more. It is more urgent to carry out the research on the theory of coal dust explosion and the improvement of coal dust prevention and control device. In this paper, the background and significance of the research are introduced, and the mechanism of coal dust explosion at home and abroad, the propagation law of coal dust explosion and the prevention and cure technology of coal dust are analyzed and summarized. Then the basic process of coal dust explosion is described, the chemical reaction mechanism of coal dust explosion is briefly described from the view of thermal explosion theory and free radical principle, and the influencing factors of coal dust explosion power are explained. Then the attenuation reason of coal dust explosion shock wave in different types of roadways is briefly explained, which lays a theoretical foundation for the numerical simulation below. In order to study the propagation law of shock wave of coal dust explosion under different initial conditions, a straight tunnel model is established, and the different gas content, coal dust concentration and coal dust particle size are analyzed by CFD simulation software fluent. The change trend of shock wave overpressure in straight tunnel. The results show that the overpressure value and the rising speed of blast wave of coal dust mixture increase first and then decrease with the increase of gas content, and the value of shock wave overpressure increases first and then decreases with the increase of coal dust concentration. The change of coal dust particle size has a significant effect on the explosion shock wave overpressure, flame temperature and velocity. The smaller the particle size is, the higher the flame velocity and temperature are. In order to study the propagation law of coal dust explosion shock wave in complex roadway, different angle models of bend roadway, bifurcation roadway and variable section roadway are established, and the observation points are also set up in typical position by using fluent software. The change of overpressure value under various conditions is analyzed. The results show that the greater the bend angle, the smaller the pressure value in the straight roadway after turning, and the greater the bend angle is in favor of the pressure attenuation of shock wave, while in the unidirectional bifurcation roadway, when the bifurcation angle increases, The overpressure value of the downstream straight roadway increases, while the pressure value in the branched roadway decreases gradually, while in the variable section roadway, the shock wave overpressure decreases obviously when the shock wave propagates from the narrow tunnel to the wide roadway, and the larger the section of the wide roadway is, The more obvious this decay is. Based on the analysis of adsorption and settling mechanism of coal dust by water mist, an active device for dust suppression and explosion suppression is designed. The system combines other security systems of the multi-sensor scheme to share information, which can effectively guarantee the accuracy of hazard source identification, and designs the correspondence based on the warning and hazard results, especially in the dangerous loop. It has the advantages of low cost and easy installation, and increases the reliability of the system.
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD714.5
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 胡守平,周建国,李之政;煤尘爆炸的特征及控制初探[J];煤矿开采;2001年01期
2 艾存慧;煤尘爆炸特征及预防措施[J];煤炭技术;2005年07期
3 李文民;煤尘爆炸的特征及控制初探[J];山西煤炭;2005年03期
4 杨铁保;胡双启;;煤尘爆炸防治措施[J];科技情报开发与经济;2007年06期
5 兀帅东;高葆宪;;煤尘爆炸原因分析与防范措施[J];西部探矿工程;2007年08期
6 武国平;郭建平;;储煤仓煤尘爆炸危险性分析研究[J];中国煤炭工业;2007年10期
7 崔悦;;煤尘爆炸及预防[J];大众标准化;2008年S2期
8 田川;韩宇;;煤尘爆炸分析与预防[J];煤;2008年08期
9 左建伟;;浅谈煤尘爆炸的预防措施[J];才智;2009年32期
10 丛俊林;商思富;苏卫东;;煤矿煤尘爆炸原因分析及防治对策[J];科技资讯;2010年23期
相关会议论文 前8条
1 王自亮;李鸿彬;李智;赵恩彪;;采煤工作面回风巷沉积煤尘分布规律的研究[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
2 高尔新;李鲁;唐志龙;胡萧;陈二霞;;冲击波引爆煤尘瓦斯气体混合物的实验研究[A];现代爆破理论与技术——第十届全国煤炭爆破学术会议论文集[C];2008年
3 李浩;;选煤厂煤尘及其防治技术[A];2010年全国选煤学术交流会论文集[C];2010年
4 史兴国;;煤矿粉尘的控制[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
5 李正虎;段双成;黄志丹;杜亚林;;煤矿低氧、微氧开采探讨[A];第三届全国煤矿机械安全装备技术发展高层论坛暨新产品技术交流会论文集[C];2012年
6 牟亮礼;王恒志;任草燕;;综放工作面综合负压降尘技术研究与应用[A];2005年度山东煤炭学会优秀学术论文集[C];2005年
7 白春华;宫广东;刘庆明;;10m~3爆炸罐中甲烷-煤尘爆炸发展过程研究[A];中国职业安全健康协会2010年学术年会论文集[C];2010年
8 郭龙娇;;矿井重大危险源分析探讨[A];纪念中国煤炭学会成立五十周年省(区、市)煤炭学会学术专刊[C];2012年
相关重要报纸文章 前10条
1 本报记者;迅速开展煤尘防治检查[N];中国煤炭报;2014年
2 李彩琴 整理;五大方面细说煤尘爆炸[N];中华合作时报;2005年
3 中国矿业大学安全工程学院博士研究生 王和堂 李楠;煤尘爆炸及其防治[N];中国能源报;2010年
4 山西汾河焦煤公司生产处 成轶斌;浅谈如何预防煤尘爆炸事故的发生[N];山西科技报;2008年
5 纳雍县勺窝煤监站 何斌;煤尘爆炸的预防和隔绝[N];贵州民族报;2012年
6 通讯员 信永华;新型高分子煤尘阻燃剂问世[N];工人日报;2009年
7 市煤炭管理局提供;煤矿事故防治[N];六盘水日报;2009年
8 记者 李学玲 李仑;山西灵石一煤矿煤尘爆炸[N];中国煤炭报;2006年
9 张云;蔡家沟矿难系煤尘爆炸所致[N];山西日报;2004年
10 本报记者 舒安东;煤矿抗“外来伤害”能力薄弱[N];中华合作时报;2006年
相关博士学位论文 前7条
1 杨书召;受限空间煤尘爆炸传播及伤害模型研究[D];河南理工大学;2010年
2 杨静;煤尘的润湿机理研究[D];山东科技大学;2008年
3 程磊;受限空间煤尘爆炸冲击波传播衰减规律研究[D];河南理工大学;2011年
4 刘义;甲烷、煤尘火焰结构及传播特性的研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 陈东梁;甲烷/煤尘复合火焰传播特性及机理的研究[D];中国科学技术大学;2007年
6 董呈杰;甲烷—沉积煤尘爆炸实验与大涡模拟[D];大连理工大学;2012年
7 张大明;输煤巷道煤尘运移规律及治理技术研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
相关硕士学位论文 前10条
1 夏伟;新型磁化雾降尘技术及煤尘润湿剂研究[D];中国矿业大学;2015年
2 刘天奇;煤质指标与煤尘爆炸性关联实验研究[D];辽宁工程技术大学;2015年
3 许凡;矿井CH_4和煤尘的光声复合检测方法研究[D];辽宁工程技术大学;2014年
4 范冰倩;泡沫溶胶抑制煤尘特性分析[D];天津理工大学;2016年
5 赵媛媛;井下煤尘爆炸特性及降尘抑爆技术研究[D];中北大学;2017年
6 段健;煤尘防爆降尘剂的研究[D];山东科技大学;2009年
7 史果;直线巷道内煤尘爆炸火焰波的传播规律研究[D];河南理工大学;2009年
8 王振华;煤尘润湿及吸附特性的研究[D];山东科技大学;2008年
9 伍修锟;呼吸性煤尘物理化学特性的研究及应用[D];山东科技大学;2010年
10 冯永安;基于20L球形爆炸装置的甲烷对煤尘爆炸影响实验研究[D];中北大学;2013年
,本文编号:2077352
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/2077352.html