煤矿井下主动抑爆隔爆系统技术研究

发布时间：2017-05-24 12:25

  本文关键词：煤矿井下主动抑爆隔爆系统技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着采掘规模的扩大和挖掘深度的增加,瓦斯安全事故的发生几率也在增大。传统的隔爆抑爆措施已逐渐无法适应实际生产的需要,现有技术还存在很多缺陷,不同防治设备之间缺乏有效的关联和合作,且各有不同的局限性。开发一种全方位覆盖,更科学、有效的从多个角度抑制、隔离爆炸的系统迫在眉睫。本文分析了瓦斯爆炸的相关知识,对爆炸的起因、变化和冲击波的传播进行了简单介绍,进行了简要的针对瓦斯爆炸事故树的分析,用做主动预警系统的依据,之后介绍了各种抑爆技术和抑爆介质的作用原理及其效果。为后文设计自动抑爆装置奠定了理论基础。利用数值仿真软件Autoreagas,研究了瓦斯爆炸冲击波在不同类型的小尺寸巷道内传播的现象,重点对5m、10m级的直巷道、双分叉巷道和十字交叉巷道内的瓦斯气体的爆炸过程进行了仿真模拟,统计了典型观测点的超压数据并分析其变化规律,结果表明较长的巷道能延缓超压达到峰值的速度,但最终峰值要大于短小巷道;双分叉、十字巷道在分叉点处发生了复杂的流体变化,使得支巷道内的超压大于主巷道;十字巷道内与主巷道垂直的支巷道的超压峰值与衰减速度均大于主线相对的支巷道。结合KJ90型煤矿安全监控系统,对瓦斯浓度涌出量、浓度变化率、风速等的简单预警模型进行了研究,分析了各项预警指标和临界值的选取,对应设置了正常、提醒、警告和危险四个状态,用于为建设井下瓦斯安全主动预警系统提供借鉴。结合瓦斯爆炸感应期的分析,参考已有的ZYB系列自动抑爆装置的思路,设计了以紫外红外传感器和压力传感器为核心的探测器,并为该多传感器结构设计了逻辑判断回路,之后以可编程逻辑控制器PLC为核心,简述了控制器的构成和作用途径,然后从喷嘴口径,喷洒半径和容器体积等方面优化了传统的抑爆介质喷洒装置,以求缩小体积,同时提升喷洒率和缩短成雾时间。最后简单计算了该系统的成雾时间。设计了一种隔爆防爆门,从响应时间上来讲,防爆门属于被动隔爆系统。防爆门由金属丝网阻火层和多孔陶瓷减压层复合而成,防爆门表面设置水雾喷嘴,防爆门的限位系统为电控的机械系统,控制模块设有单独的压力传感器,与主动预警系统和自动抑爆系统信号互传。该隔爆安全门可作为主动预警系统和自动抑爆系统的补充措施。
【关键词】：瓦斯爆炸 AutoReaGas 自动抑爆 被动隔爆
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究的背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 瓦斯爆炸的形成与传播的研究13-14
• 1.2.2 瓦斯爆炸易发点的分布规律的研究14-15
• 1.2.3 瓦斯爆炸抑爆、隔爆设备的研究15-18
• 1.3 研究方法与内容18-21
• 2 瓦斯爆炸相关理论及阻爆机理研究21-35
• 2.1 瓦斯爆炸相关理论21-26
• 2.1.1 瓦斯爆炸条件21-22
• 2.1.2 瓦斯爆炸的化学反应机理22-24
• 2.1.3 瓦斯爆炸的影响因素24-26
• 2.2 瓦斯爆炸传播过程分析26-28
• 2.2.1 瓦斯爆炸传播理论分析26-27
• 2.2.2 火焰波与爆轰波的作用27
• 2.2.3 瓦斯爆炸破坏效应27-28
• 2.3 抑爆隔爆机理分析28-34
• 2.3.1 基于链式反应理论的的抑爆机理28-32
• 2.3.2 基于冷壁效应和狭缝效应的隔爆机理32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 瓦斯爆炸传播的仿真研究35-45
• 3.1 Auto ReaGas软件简介与求解思路35-38
• 3.1.1 软件介绍35-36
• 3.1.2 Auto ReaGas软件数值方法与网格划分36
• 3.1.3 Auto ReaGas所需参数及其分析过程36-38
• 3.2 数值模型及参数38
• 3.3 瓦斯爆炸在各类型巷道中的传播规律38-43
• 3.3.1 巷道长度对冲击波超压的影响38-40
• 3.3.2 不同规格双分叉巷道对冲击波的影响40-41
• 3.3.3 不同规格十字巷道对冲击波的影响41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 主动预警防护系统45-53
• 4.1 采掘工作面预警分析46-47
• 4.2 传感器预警分析47-51
• 4.2.1 瓦斯传感器预警分析47-49
• 4.2.2 风速传感器预警分析49-50
• 4.2.3 关联馈电传感器预警分析50-51
• 4.3 多重预警分析51-52
• 4.3.1 多传感器预警分析51
• 4.3.2 多模型预警分析51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 自动抑爆装置设计53-67
• 5.1 瓦斯爆炸感应期53-54
• 5.2 自动抑爆系统工作原理54-56
• 5.3 探测器组成及设计56-60
• 5.3.1 传感器选择56-58
• 5.3.2 逻辑线路58-60
• 5.4 控制器设计60-61
• 5.5 自动抑爆器设计61-64
• 5.5.1 喷粉喷洒装置62-63
• 5.5.2 水幕装置63-64
• 5.6 主要技术指标及分析64-66
• 5.7 本章小结66-67
• 6 隔爆门设计67-77
• 6.1 隔爆机理分析67-68
• 6.2 安全门结构设计68-72
• 6.3 安全门控制设计72-74
• 6.4 本章小结74-77
• 7 结论和展望77-79
• 7.1 结论77-78
• 7.2 展望78-79
• 参考文献79-85
• 攻读硕士期间发表的论文85-87
• 致谢87-88

【参考文献】

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