煤尘浓度对瓦斯爆炸极限的影响研究

发布时间：2017-05-31 22:06

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【摘要】：瓦斯爆炸是影响煤矿安全生产的主要灾害之一，而煤矿井下煤尘无处不在，瓦斯与煤尘通常处于共存状态，煤尘的存在会影响瓦斯的爆炸极限，巷道内悬浮的煤尘云浓度不同，瓦斯的爆炸极限也会发生变化。准确地知道瓦斯的爆炸极限，并将矿井内的瓦斯浓度控制在爆炸极限浓度范围以外，对于防治爆炸事故的发生、保障安全的生产环境十分重要。针对这一问题，本文运用理论分析与实验研究的方法，系统的研究煤尘浓度对瓦斯爆炸极限的影响。本文主要进行了以下研究工作： （1）对实验煤样在40℃-260℃进行了析出气体分析，得出煤样在较低温度下便可析出大量的CO和CO2，，烷烃气体相对于CO和CO2析出温度稍高，100℃后CH4等烷烃类气体随着温度的升高析出量开始急剧增多。 （2）运用20L爆炸特性测试系统研究了单纯瓦斯爆炸的极限，实验结果表明：爆炸前气体状态静止时，瓦斯的爆炸下限为4.83%，爆炸上限为16.4%。湍流时，瓦斯的爆炸下限为5.10%，爆炸上限为15.8%。并对实验选用煤样（Vdaf43.96%）在10J和10KJ点火能量条件下的煤尘云爆炸下限浓度进行了研究，实验结果表明：采用10J化学点火源时煤尘云在10g/m3至500g/m3浓度范围内无法被点爆，采用10KJ化学点火源时煤尘云爆炸下限浓度为29g/m3。 （3）运用20L爆炸特性测试系统研究煤尘浓度对瓦斯爆炸极限的影响，选定煤尘浓度10g/m3、20g/m3、30g/m3、50g/m3、80g/m3和100g/m3，通过实验确定了瓦斯煤尘共存条件下瓦斯爆炸极限的判定方法，并分析了其着火爆炸模式以及爆炸后气固成分变化。实验结果表明：在有煤尘参与的条件下，瓦斯爆炸上限变得更低，当加入100g/m3煤尘后，瓦斯爆炸上限下降到了12.8%。在爆炸下限附近，煤尘对瓦斯爆炸有促进作用，煤尘的存在使得瓦斯爆炸下限会变得更低，加入100g/m3煤尘后，瓦斯爆炸的下限下降到了3.1%。 论文的研究成果为深入研究瓦斯煤尘爆炸提供了理论基础，并对煤矿安全生产、爆炸事故的防治具有重要的指导意义。
【关键词】：瓦斯煤尘共存 爆炸极限 煤尘浓度 着火爆炸模式 气固成分分析
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 瓦斯爆炸极限研究11-12
• 1.2.2 瓦斯爆炸极限实验技术12-13
• 1.2.3 瓦斯煤尘共存爆炸特性研究13-14
• 1.2.4 目前研究存在的不足14-15
• 1.3 研究内容和技术路线15-18
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线16-18
• 2 煤尘对瓦斯爆炸极限影响的理论研究18-28
• 2.1 瓦斯爆炸理论研究18-21
• 2.1.1 爆炸极限的定义18
• 2.1.2 瓦斯爆炸极限影响因素18-19
• 2.1.3 爆炸极限的理论计算19-21
• 2.2 煤尘对瓦斯燃烧爆炸极限的影响研究21-26
• 2.2.1 煤的挥发分及热解21-22
• 2.2.2 煤尘爆炸的条件22
• 2.2.3 煤尘着火爆炸机理22-24
• 2.2.4 煤尘对瓦斯爆炸极限的影响机理24-26
• 2.3 本章小结26-28
• 3 实验系统及煤样分析28-37
• 3.1 实验系统28-31
• 3.1.1 爆炸罐体29
• 3.1.2 配气系统29-30
• 3.1.3 喷尘系统30
• 3.1.4 数据采集系统30-31
• 3.1.5 点火系统31
• 3.2 试验方法31-33
• 3.2.1 试验前准备31
• 3.2.2 试验步骤31-32
• 3.2.3 环境条件32-33
• 3.3 实验气体33
• 3.4 煤样的制备及煤质分析33
• 3.4.1 煤样的制备33
• 3.4.2 煤样工业分析33
• 3.5 析出气体分析33-36
• 3.6 本章小结36-37
• 4 单纯瓦斯、煤尘爆炸极限实验研究37-46
• 4.1 实验内容及判据38-39
• 4.1.1 实验目的38
• 4.1.2 实验内容38
• 4.1.3 实验判据38-39
• 4.2 瓦斯爆炸极限的实验研究39-44
• 4.2.1 静止条件下瓦斯爆炸极限39-40
• 4.2.2 湍流条件下瓦斯爆炸极限40-41
• 4.2.3 两种气体状态下瓦斯爆炸极限的对比研究41-43
• 4.2.4 数据可靠性分析43-44
• 4.3 煤尘爆炸下限实验研究44-45
• 4.3.1 10J 点火能量条件下煤尘爆炸下限实验44
• 4.3.2 10KJ 点火能量条件下煤尘爆炸下限实验44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 5 煤尘浓度对瓦斯爆炸极限影响研究46-59
• 5.1 实验内容及判据46-47
• 5.1.1 实验目的46
• 5.1.2 实验内容46
• 5.1.3 实验判据46-47
• 5.2 煤尘浓度对瓦斯爆炸极限影响试验结果47-52
• 5.2.1 实验数据47-48
• 5.2.3 煤尘浓度对瓦斯爆炸上限影响分析48-50
• 5.2.4 煤尘浓度对瓦斯爆炸下限影响分析50-52
• 5.3 瓦斯煤尘着火爆炸模式分析52-54
• 5.4 瓦斯煤尘爆炸后气固体成分及其变化规律54-57
• 5.4.1 瓦斯爆炸后气体成分分析54-56
• 5.4.2 煤尘爆炸前后气体成分分析56
• 5.4.3 瓦斯煤尘爆炸后气、固成分变化规律56-57
• 5.5 本章小结57-59
• 6 主要结论与展望59-61
• 6.1 主要结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 附录65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：410742