障礙物排列方式對甲烷/空氣爆炸特性影響研究

劉 磊，宋雙林，葛 歡，王永敬，田富超

(1.中煤科工集團(tuán)沈陽研究院有限公司，遼寧 沈撫示范區(qū) 113122； 2.煤礦安全科技國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈撫示范區(qū) 113122)

瓦斯爆炸事故是煤礦重大災(zāi)害之一，不僅會(huì)造成能源損失和人員傷亡，而且會(huì)產(chǎn)生毒害氣體為后續(xù)救援造成極大困難[1]。為此，許多學(xué)者針對可燃?xì)怏w的抑爆試劑[2-7]和防爆裝置[8-9]開展了大量的研究工作，并取得了一定的效果。隨著煤礦智能化程度的提高，井下智能設(shè)備的數(shù)量逐漸增多。研究表明，類似于障礙物的井下設(shè)備能夠促進(jìn)煤塵/瓦斯形成更大爆炸壓力及火焰?zhèn)鞑ニ俣萚10-19]，容易造成原有的隔抑爆措施失效。因此，有必要深入研究障礙物對瓦斯爆炸特性的影響，從而完善井下阻燃抑爆技術(shù)。

為了研究井下設(shè)備對瓦斯爆炸特性的影響，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的實(shí)驗(yàn)研究。在障礙物阻塞比方面，Johansen等[11]研究了方形管內(nèi)阻塞比對火焰加速傳播過程的影響，發(fā)現(xiàn)高阻塞比的障礙物對火焰加速效果明顯，可以使火焰?zhèn)鞑ニ俣燃铀俚铰曀僖陨稀ang等[12]在直徑為350 mm、長40 m的圓形管道內(nèi)，研究4種阻塞率的障礙物對甲烷/空氣混合氣體爆炸特性的影響，發(fā)現(xiàn)障礙物阻塞率越大，未燃?xì)怏w的混合物與沖擊波的相互作用越強(qiáng)，從而促進(jìn)火焰加速；同時(shí)，障礙物阻塞率增加也會(huì)導(dǎo)致燃燒熱散失量的增加，進(jìn)而抑制火焰的傳播，火焰的加速取決于兩者相互作用的結(jié)果。在障礙物數(shù)量方面，吳紅波[13-14]等在方形管內(nèi)研究障礙物對火焰加速機(jī)理影響，發(fā)現(xiàn)隨著障礙物數(shù)量的增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆偬岣撸瑢?dǎo)致爆炸強(qiáng)度和波及范圍迅速增大，障礙物對火焰的加速機(jī)理可歸功于障礙物誘導(dǎo)的湍流區(qū)對燃燒過程的正反饋。……