瓦斯爆炸冲击波在管网内传播特征及灾变过程仿真研究
发布时间：2021-01-29 17:32
矿井瓦斯爆炸的危害性和破坏性十分严重,为煤矿各种灾害之首。瓦斯爆炸事故一旦发生,就会瞬间产生爆炸冲击波、高温气流、灾害气体,从而引起通风构筑物的破坏、造成矿井通风网络风流紊乱、导致人员窒息死亡。考虑瓦斯爆炸冲击波传播过程中可能会呈现特殊性和复杂性,因此,需要及时、准确掌握瓦斯爆炸时期各参数在矿井通风网络中的时空变化过程,为井下避灾救灾工作提供技术支持。本文采用理论分析、实验和数值模拟相结合的方法,研究了瓦斯爆炸冲击波在平直、拐弯、分叉、断面突变管道以及A型网络、并联网络中的传播特征和衰减规律,并以此为基础,开发了瓦斯爆炸灾变过程模拟仿真系统,并以我国某煤矿瓦斯爆炸事故案例为研究对象,验证仿真系统的应用效果。取得的主要研究成果如下:（1）建立了爆炸冲击波传播的基本关系式,分析了多爆源冲击波之间的相互影响关系。基于瓦斯爆炸平面模型,得出瓦斯爆炸冲击波在直巷中发生衰减后的超压、气流速度、传播速度与传播距离之间的关系。（2）搭建不同的瓦斯爆炸实验系统,开展了瓦斯量分别为0.23m3、0.28m3、0.31m3的瓦斯爆炸实验研究,得出直巷中修正后的瓦斯爆炸冲击波超压的衰减计算式;发现在拐弯或分叉...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?２００１－２０１６年全国煤矿较大及以上瓦斯爆炸事故起数和死亡人数??
??从图１－?１可看出，在２００１至２０１６年这１６年期间，瓦斯爆炸事故最高发生??１４１起（２００２年），而死亡人数最高一年死亡１２４０人（２００５年），然后逐年呈现??下降趋势。主要原因归结于１９９９年以来关闭了大批非法和不具备生产条件的小煤??矿、淘汰了一批落后产能的煤矿和国家在全行业逐步完善并落实煤矿安全监察机??制。但是瓦斯爆炸事故绝对数量仍很大，而且重大恶性事故还时有发生。统计表??明，在２００１年至２０１６年所发生的９４４起瓦斯爆炸事故中，一次死亡３０人以上的??特别重大瓦斯爆炸事故４２起（其中死亡百人以上的瓦斯爆炸事故有７起），死亡??人数２４０２人，分别占总起数的４．４５％，占死亡人数的２７．３５％，如图１－２所示，由??此可见，尽管特别重大瓦斯爆炸事故起数所占比例不大，但是死亡人数所占比例??较高。因此，我国煤矿迫切需要控制较大瓦斯爆炸事故的发生，尤其要避免重大??和特别重大瓦斯爆炸事故的发生。??较大事故?特麵大事故?故??７７．３３％?２７?３５°／?３９．０６％??＿?Ａ??ｔ■。审大事故重大事故?重大事故??４．４５％?１８．２２％?３３．５８％??（ａ）事故起数?（ｂ）死亡人数??图１－２煤矿瓦斯爆炸事故等级分布??Ｆｉｇ．?１－２?Ｇｒａｄｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇａｓ?ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ?ａｃｃｉｄｅｎｔｓ?ｉｎ?ｃｏａｌ?ｍｉｎｅｓ??尽管我国各级人民政府、各级煤炭主管部门、煤矿企业出台和采取了一系列??防止煤矿瓦斯爆炸事故发生的方针政策和措施。煤矿的安全形势得到了很大的改??观。但是
??道系统如图３－２所示。??ｒ＝＝ｌ动态数据??点火系统?＇＾＝－１采集系统??压力数据??１火焰数据??采集器?采集器??真空表?传感器?传感器??ｒｎ￣?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ???■?Ａ：?ＣＨ４＋空气??Ｂ：空气?：??循环栗瓦斯辦管道??ｒＰ＾Ｏ?ｉ．Ｔ—????Ａ??叫?甲??ｍ——ＺＴＳＴ?烷??真空泵??１Ｌ?Ｊ＿Ｌ????空压机??图３－１瓦斯爆炸实验装置??Ｆｉｇ．３－１?Ｇａｓ?ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??图３－２瓦斯爆炸管道系统??Ｆｉｇ．?３－２?Ｇａｓ?ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ??在爆炸管道上根据需要布置一定数量的孔口，在孔口位置安装一定数量得压??－３４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]惰性气体N2/CO2抑制瓦斯爆炸实验研究[J]. 张迎新,吴强,刘传海,江丙友,张保勇. 爆炸与冲击. 2017(05)
[2]基于OpenGL的三维皮影动画仿真与实现[J]. 王迪,栗菲旋,高伟. 软件导刊. 2017(08)
[3]转弯结构对其前方直巷内气体爆炸冲击波的影响（英文）[J]. 庞磊,刘海营,夏登友,吕鹏飞. 高压物理学报. 2017(04)
[4]激波诱导瓦斯爆炸反应动力学计算模型[J]. 梁运涛,王连聪,罗海珠,冯文彬. 煤炭学报. 2017(06)
[5]煤与瓦斯突出矿井通风系统灾害演变仿真研究[J]. 李宗翔,王天明,王双勇,王雅迪. 煤炭学报. 2017(04)
[6]双火源对隧道火灾临界风速影响的数值研究[J]. 余明高,苏冠锋,陈静. 火灾科学. 2017(01)
[7]管道瓦斯爆炸流场及其影响因素数值模拟研究[J]. 祝钊. 中国矿业大学学报. 2017(02)
[8]封闭空间内瓦斯浓度对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响[J]. 李祥春,聂百胜,杨春丽,陈金伟. 高压物理学报. 2017(02)
[9]FLACS在受限空间可燃气体爆炸传播研究中的应用[J]. 徐景德,李晖,郝旭. 华北科技学院学报. 2016(03)
[10]毒气泄漏扩散风险的参数不确定性分析[J]. 吴雅菊,田宏,佀庆民,王若菌. 中国安全生产科学技术. 2016(04)
博士论文
[1]煤矿热动力灾害控制机理及远程应急救援系统研究[D]. 王凯.中国矿业大学 2012
[2]瓦斯突出冲击气流传播及诱导矿井风流灾变规律研究[D]. 周爱桃.中国矿业大学(北京) 2012
[3]瓦斯爆炸对矿井通风网络的动力效应研究[D]. 杨应迪.安徽理工大学 2011
[4]受限空间煤尘爆炸冲击波传播衰减规律研究[D]. 程磊.河南理工大学 2011
[5]瓦斯（煤尘）爆炸物证特性参数实验研究[D]. 刘贞堂.中国矿业大学 2010
[6]受限空间气体爆炸传播及其动力学过程研究[D]. 王志荣.南京工业大学 2005
硕士论文
[1]火焰在激波诱导下稳定性问题的数值模拟与实验验证[D]. 靳建明.南京理工大学 2004
本文编号：3007293
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?２００１－２０１６年全国煤矿较大及以上瓦斯爆炸事故起数和死亡人数??
??从图１－?１可看出，在２００１至２０１６年这１６年期间，瓦斯爆炸事故最高发生??１４１起（２００２年），而死亡人数最高一年死亡１２４０人（２００５年），然后逐年呈现??下降趋势。主要原因归结于１９９９年以来关闭了大批非法和不具备生产条件的小煤??矿、淘汰了一批落后产能的煤矿和国家在全行业逐步完善并落实煤矿安全监察机??制。但是瓦斯爆炸事故绝对数量仍很大，而且重大恶性事故还时有发生。统计表??明，在２００１年至２０１６年所发生的９４４起瓦斯爆炸事故中，一次死亡３０人以上的??特别重大瓦斯爆炸事故４２起（其中死亡百人以上的瓦斯爆炸事故有７起），死亡??人数２４０２人，分别占总起数的４．４５％，占死亡人数的２７．３５％，如图１－２所示，由??此可见，尽管特别重大瓦斯爆炸事故起数所占比例不大，但是死亡人数所占比例??较高。因此，我国煤矿迫切需要控制较大瓦斯爆炸事故的发生，尤其要避免重大??和特别重大瓦斯爆炸事故的发生。??较大事故?特麵大事故?故??７７．３３％?２７?３５°／?３９．０６％??＿?Ａ??ｔ■。审大事故重大事故?重大事故??４．４５％?１８．２２％?３３．５８％??（ａ）事故起数?（ｂ）死亡人数??图１－２煤矿瓦斯爆炸事故等级分布??Ｆｉｇ．?１－２?Ｇｒａｄｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇａｓ?ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ?ａｃｃｉｄｅｎｔｓ?ｉｎ?ｃｏａｌ?ｍｉｎｅｓ??尽管我国各级人民政府、各级煤炭主管部门、煤矿企业出台和采取了一系列??防止煤矿瓦斯爆炸事故发生的方针政策和措施。煤矿的安全形势得到了很大的改??观。但是
??道系统如图３－２所示。??ｒ＝＝ｌ动态数据??点火系统?＇＾＝－１采集系统??压力数据??１火焰数据??采集器?采集器??真空表?传感器?传感器??ｒｎ￣?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ???■?Ａ：?ＣＨ４＋空气??Ｂ：空气?：??循环栗瓦斯辦管道??ｒＰ＾Ｏ?ｉ．Ｔ—????Ａ??叫?甲??ｍ——ＺＴＳＴ?烷??真空泵??１Ｌ?Ｊ＿Ｌ????空压机??图３－１瓦斯爆炸实验装置??Ｆｉｇ．３－１?Ｇａｓ?ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??图３－２瓦斯爆炸管道系统??Ｆｉｇ．?３－２?Ｇａｓ?ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ??在爆炸管道上根据需要布置一定数量的孔口，在孔口位置安装一定数量得压??－３４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]惰性气体N2/CO2抑制瓦斯爆炸实验研究[J]. 张迎新,吴强,刘传海,江丙友,张保勇. 爆炸与冲击. 2017(05)
[2]基于OpenGL的三维皮影动画仿真与实现[J]. 王迪,栗菲旋,高伟. 软件导刊. 2017(08)
[3]转弯结构对其前方直巷内气体爆炸冲击波的影响（英文）[J]. 庞磊,刘海营,夏登友,吕鹏飞. 高压物理学报. 2017(04)
[4]激波诱导瓦斯爆炸反应动力学计算模型[J]. 梁运涛,王连聪,罗海珠,冯文彬. 煤炭学报. 2017(06)
[5]煤与瓦斯突出矿井通风系统灾害演变仿真研究[J]. 李宗翔,王天明,王双勇,王雅迪. 煤炭学报. 2017(04)
[6]双火源对隧道火灾临界风速影响的数值研究[J]. 余明高,苏冠锋,陈静. 火灾科学. 2017(01)
[7]管道瓦斯爆炸流场及其影响因素数值模拟研究[J]. 祝钊. 中国矿业大学学报. 2017(02)
[8]封闭空间内瓦斯浓度对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响[J]. 李祥春,聂百胜,杨春丽,陈金伟. 高压物理学报. 2017(02)
[9]FLACS在受限空间可燃气体爆炸传播研究中的应用[J]. 徐景德,李晖,郝旭. 华北科技学院学报. 2016(03)
[10]毒气泄漏扩散风险的参数不确定性分析[J]. 吴雅菊,田宏,佀庆民,王若菌. 中国安全生产科学技术. 2016(04)
博士论文
[1]煤矿热动力灾害控制机理及远程应急救援系统研究[D]. 王凯.中国矿业大学 2012
[2]瓦斯突出冲击气流传播及诱导矿井风流灾变规律研究[D]. 周爱桃.中国矿业大学(北京) 2012
[3]瓦斯爆炸对矿井通风网络的动力效应研究[D]. 杨应迪.安徽理工大学 2011
[4]受限空间煤尘爆炸冲击波传播衰减规律研究[D]. 程磊.河南理工大学 2011
[5]瓦斯（煤尘）爆炸物证特性参数实验研究[D]. 刘贞堂.中国矿业大学 2010
[6]受限空间气体爆炸传播及其动力学过程研究[D]. 王志荣.南京工业大学 2005
硕士论文
[1]火焰在激波诱导下稳定性问题的数值模拟与实验验证[D]. 靳建明.南京理工大学 2004
本文编号：3007293
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