瓦斯爆炸冲击波衰减规律及安全距离研究

发布时间：2017-04-20 20:04

  本文关键词：瓦斯爆炸冲击波衰减规律及安全距离研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：瓦斯爆炸是煤矿井下一种及其严重的灾害,一旦发生往往造成重大的人员伤亡。爆炸冲击波首先破坏井下通风系统,爆炸产生的毒害烟气紧接着在失控的通风系统中扩散,造成灾变区域的扩大。由于缺乏对复杂巷网中爆炸冲击波衰减规律的研究,使得瓦斯爆炸事故救援现场往往无所遵循,难以确定安全的救灾距离。鉴于此,本文重点对爆炸冲击波在井下受限巷网中的衰减规律及安全救灾距离进行了研究,研究结果有利于瓦斯爆炸事故的防治及救援。瓦斯爆炸冲击波包括超压和动压(冲击气流),它们会随着爆炸在井巷中的传播而呈现规律性地衰减。为获得其衰减规律,基于量纲分析法和爆炸相似律,综合考虑瓦斯积聚量、巷道断面积、巷道粗糙性系数、距离等影响因素,推导了独头直巷中冲击波超压和冲击气流速度衰减的相似模型。以大尺寸试验巷道中的瓦斯爆炸实验数据为基础,利用数值软件MATLAB的多元线性回归分析和非线性拟合功能,获得了独头直巷中冲击波超压和冲击气流速度衰减的数学模型。同时,根据能量相似律,得到一般巷道中爆炸冲击波超压和冲击气流的衰减模型。瓦斯爆炸超压的挤压作用和冲击气流的冲撞抛掷作用都会对人体造成伤害。在分析研究了井巷中瓦斯爆炸冲击波衰减规律的基础之上,为获得现场救援的安全救灾距离,首先根据动物实验,确定超压19.6k Pa和冲击气流速度17.1m/s作为衡量人体所能承受的临界超压和临界气流速度;其次,假设在爆炸事故中,当人体所处位置的超压值和冲击气流速度小于上述临界值,则认为人体免受伤害,即人体处于安全距离范围;第三,将临界超压和临界气流速度代入求得的衰减公式中,利用MATLAB的二分法程序解算出一定瓦斯积聚量和巷道条件下防止冲击波超压和冲击气流致伤的安全距离;最后,根据计算获得的安全距离值,编制不同瓦斯量和巷道粗糙程度下的安全距离表和安全距离诺模图。在实际应用中,可以通过给定条件下的瓦斯量和巷道条件,快速获得安全距离值。以皖北煤电集团任楼煤矿3?12较大瓦斯爆炸事故和美国莱克·林恩试验矿井的瓦斯爆炸试验为例,分析验证爆炸冲击波衰减规律及其破坏特性;以我国煤矿2000年至2014年间发生的重特大(10人以上)瓦斯爆炸事故以及建国以来的特大瓦斯爆炸事故为基础,统计分析了重特大瓦斯爆炸事故中瓦斯源、点火源、通风系统及爆炸地点的一般性规律。
【关键词】：瓦斯爆炸 冲击波超压 冲击气流 衰减模型 安全距离
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.7
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-25
• 1.1 研究背景及意义17-19
• 1.2 国内外研究现状19-22
• 1.3 存在的主要问题22
• 1.4 研究目标与内容22-23
• 1.5 技术路线23-25
• 2 瓦斯爆炸冲击波衰减模型研究25-47
• 2.1 瓦斯爆炸基本概念25-29
• 2.2 冲击波及形成机理29-31
• 2.3 冲击波超压衰减模型31-44
• 2.4 冲击气流速度衰减模型44-46
• 2.5 本章小结46-47
• 3 防止爆炸冲击波致伤的安全距离研究47-57
• 3.1 冲击波毁伤准则47-49
• 3.2 爆炸冲击波作用下的安全距离49-56
• 3.3 爆炸冲击波对通风设施的毁坏56
• 3.4 本章小结56-57
• 4 瓦斯爆炸事故案例分析57-74
• 4.1 任楼煤矿“3·12”较大瓦斯爆炸事故57-63
• 4.2 美国莱克·林恩试验矿井瓦斯爆炸试验63-70
• 4.3 煤矿瓦斯爆炸事故一般性规律总结70-73
• 4.4 本章小结73-74
• 5 结论74-76
• 5.1 主要结论74-75
• 5.2 主要创新点75
• 5.3 研究展望75-76
• 参考文献76-81
• 附录81-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88

【参考文献】

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本文编号：319403