受限空间内煤尘爆炸及抑爆特性研究

发布时间：2017-11-21 19:19

  本文关键词：受限空间内煤尘爆炸及抑爆特性研究

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【摘要】：煤尘爆炸事故是我国煤矿安全生产活动中面临的主要灾害形式之一,煤尘或有煤尘参与的爆炸事故会造成不可估量的损失。目前,有关不同工况条件以及不同初始环境条件下煤尘爆炸特性及其影响因素的研究已相当全面,但有关煤尘微观结构和宏观爆炸危险性的关系研究仍有一些不足。因此,深入研究煤尘爆炸过程及其反应机理对预防、控制和减少煤尘爆炸事故具有重要的指导意义。本文借助标准20 L球形爆炸装置,针对性的开展了大量煤尘爆炸及抑爆实验,并结合多种现代测试分析方法,从煤尘爆炸特性、煤尘爆炸产物分析以及煤尘抑爆三个方面进行了研究。论文创新成果如下:研究了不同粒径分散度条件下的煤尘爆炸特性,揭示了粒径分散度对煤尘爆炸的影响作用。结果表明,当煤尘的粒径分散度由1.84增加到3.60时,煤尘的最大爆炸压力下降了0.08 MPa,最大爆炸压力上升速率下降了10.64 MPa/s,即实验选用煤尘的爆炸威力随着煤尘粒径分散度的增大而减小。定义了新的煤尘爆炸度量-爆燃时间,研究了不同粒径及不同粒径分散度条件下煤尘的爆炸特性差异。研究结果表明,在同一浓度条件下,随着煤尘粒径的减小,τ1和τ2明显下降;对于粒径近似相等但粒径分散度不同的煤尘,在低煤尘浓度(Cdust≤250 g/m3)范围内,τ1和τ2随着粒径分散度的减小而显著降低,随着煤尘浓度的不断升高,这一降低趋势逐渐变缓。结合气相色谱、红外光谱以及扫描电镜等多种现代测试分析方法,对不同煤阶煤尘爆炸气、固产物进行了系统分析。通过对爆炸后煤尘固体产物表面孔洞进行的量化分析,发现随着煤尘变质程度的降低,煤尘爆炸产物表面的孔隙数目不断较少、但孔隙面积显著增大(内蒙、宁夏、淮北煤样的表面孔隙数分别为12690、3904、2718,但表面孔隙面积却依次为80500、106351、132099像素),说明高挥发分煤尘爆炸固体产物表面孔隙数目虽然很少,但孔隙总面积很大,即孔洞更大、更圆,反映其具有更高的反应性。开展了3种不同种类粉体抑爆剂对煤尘的抑爆实验,并结合粉体抑爆剂作用后煤尘气、固产物的变化规律对比分析了不同种类抑爆剂的抑爆效果。发现煤尘爆炸气体产物中氧气残余量随着磷酸二氢铵质量百分比的增加而快速上升,且煤尘抑爆前后固体表面官能团含量变化明显。说明磷酸二氢铵抑爆效果最好,尤其在质量百分比达到50%时,更适合煤尘抑爆。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD714.5

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本文编号：1212016