煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响研究

发布时间：2021-01-27 00:45

　　瓦斯和煤尘复合爆炸是煤矿井下爆炸灾害的主要形式之一,研究瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律,是有效防治煤矿爆炸灾害的必备条件。为研究煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响,特选用2种组分不同的煤尘（烟煤和无烟煤）。依据EN 14034标准,使用10 kJ化学点火头在标准20L球形爆炸容器中,分别对2种煤尘的最小爆炸浓度、相同试验条件下的瓦斯爆炸下限以及煤尘与瓦斯的复合爆炸下限进行了测量。试验测得烟煤和无烟煤的最小爆炸浓度分别为50 g/m³和70 g/m³,瓦斯爆炸下限为4%。当煤尘中分别通入1%、2%、3%、4%的瓦斯后,烟煤最小爆炸浓度分别降低至40、20、5、0 g/m³,无烟煤最小爆炸浓度分别降低至50、20、5、0 g/m³。基于上述测量结果,对比分析了煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律的影响,并探讨了Le Chatelier、Bartknecht、Jiang等气粉复合爆炸下限预测模型对瓦斯/煤尘复合体系的适用性。结果表明:2种煤尘的最小爆炸浓度均随瓦斯浓度的增大而降低,但挥发分含量低的... 

【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

煤尘粒径分布

试验采用5E-MAG6700分析仪对2种煤尘的组分进行了分析，结果见表1。由表1可知，烟煤中挥发分、水分、固定碳含量均高于无烟煤，但灰分低于无烟煤。在相同倍数的扫描电镜图中，烟煤颗粒表面比无烟煤有更多的孔隙，吸附着更多的挥发分介质，在爆炸瞬间可快速的热解和析出挥发分。2 试验结果与分析

根据表2和表3中的数据，得到烟煤和无烟煤与甲烷复合爆炸下限变化规律，如图4所示。由图可知，较低浓度的瓦斯即可导致2种煤尘最小爆炸浓度的显著降低，且最小爆炸浓度均随瓦斯浓度的增大而逐渐减小。当瓦斯体积分数增大到4%时，2种煤尘的最小爆炸浓度均降低至0，这是因为在本文试验条件下，4%的甲烷即可导致爆炸的发生。上述结果同样表明，低于爆炸下限的瓦斯和低于最小爆炸浓度煤尘混合之后，仍然具有爆炸危险性，这是因为煤尘爆炸需要经过热解析出CH4、C2H6、H2、CO等可燃性气体、与空气混合、引燃并形成稳定传播的火焰等过程。低浓度煤尘析出的可燃气体浓度较低，不足以维持火焰的稳定传播，而一定浓度瓦斯的添加提高了可燃气体浓度，进而促使低浓度煤尘形成稳定传播的火焰，最终导致爆炸的发生。

【参考文献】：
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本文编号：3002112