<address id="hrnlf"><listing id="hrnlf"><menuitem id="hrnlf"></menuitem></listing></address>

        <address id="hrnlf"></address>
        • 論文
        主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

        薛少謙團隊揭示大尺度實驗巷道內隔爆系統對瓦斯爆炸的防控性能

        2021-05-28

          5月18日,中國煤科重慶研究院薛少謙團隊在《煤炭學報》發表文章,展示了不同爆炸能力和隔爆屏障粉體濃度下,大尺度巷道內主動隔爆系統的隔爆滅火性能。

          

          瓦斯煤塵爆炸是對煤礦生產影響最大、破壞最嚴重的災害。2019年全國煤礦發生瓦斯事故27起,造成118人死亡,占煤礦事故總死亡人數的37.3%。

          

          受實驗設備和條件的限制,目前爆炸實驗多采用小尺度的管道或爆炸容器進行,且多采用先噴射抑爆材料、后點爆瓦斯等易燃物的方式,這與實際煤礦井下巷道內瓦斯煤塵爆炸致災特性存在較大差異,并不能可靠地指導實際的礦井爆炸災害防治。


          圖1 大尺度巷道實驗系統.jpg

          大尺度巷道實驗系統

          

          采用的大尺度巷道實驗系統示意圖,由主巷、副巷、保護段組成,其中主巷分為平巷段和斜巷段。巷道全長896m,斷面為7.2m2的半圓拱形,在保護段設置有雙重防爆門,實驗時防爆門關閉,形成一端封閉、一端敞開的傳播方式。

          

          主巷為爆炸實驗段,0m起點為封閉端,由封閉端起,可以在特定設置封閉巷道斷面,形成30 m3、50 m3、100 m3、200 m3容量的空間。該空間通過充氣循環管路形成瓦斯-空氣混合氣體。巷道沿走向設置有壁龕,每隔10m或20m布置一個,壁龕面板上安設有測試爆炸壓力、火焰等參量的傳感探測器。

            

          主動隔爆系統主要由直流穩壓電源、巷道隔爆器、火焰傳感器、爆炸沖擊波傳感器、控制器等組成?;鹧鎮鞲衅鞑捎秒p紫外原理,光譜響應范圍是185~260nm,靈敏度高,能夠在爆炸初始時刻探測的火焰信息;沖擊波探測器高頻實時采集爆炸壓力信息,可以根據安裝使用位置的不同設置不同的觸發閾值;控制器是主動隔爆系統的信號和功能中樞;巷道隔爆器儲存大容量的隔爆粉體介質,直流穩壓電源為系統整體正常工作和觸發過程提供動力源。主動隔爆系統的整體響應時間<16ms。

          

          當發生爆炸事故時,傳感器探測到爆炸火焰或壓力信號并傳輸至控制器,控制器分析后輸出控制信號,觸發巷道隔爆器迅速噴射出隔爆粉體介質,在前端形成隔爆屏障,達到撲滅爆炸火焰、衰減沖擊波的作用,阻斷爆炸的傳播。

          

          巷道隔爆使用ABC超細干粉滅火劑作為隔爆粉體介質,主要成分為NH4H2PO4,配有少量的SiO2、CaCO3等,質量比90%的粒徑<15.49μm。超細粉體貯存在隔爆器罐體內,觸發后在儲存的高壓干燥氮氣驅動下快速噴射,在巷道受限空間內形成氣-粉混合隔爆屏障。NH4H2PO4在高溫下能發生多步分解反應,與可燃物質作用,具有冷卻降溫和隔絕窒息等方面的抑制作用。


        爆炸合圖.jpg

        粉體介質噴撒動態分布狀態

          

          研究人員首先在敞開空間采用高速攝影技術測試了主動巷道隔爆系統隔爆屏障的形成過程及動態分布特征,隔爆器粉體能在120ms時刻形成8.04m2有效斷面,在1200ms時刻覆蓋20m距離范圍,在空間內持續作用5000ms以上,因此認定驅動氣體壓力是影響隔爆屏障動態分布和覆蓋距離的直接因素。

          

          在此基礎上,科研人員在斷面7.2m2大型地下巷道內,進行了瓦斯(煤塵)爆炸傳播實驗和隔爆實驗。

          

          結果發現,粉體隔爆屏障能有效起到衰減壓力波和撲滅爆炸火焰的作用,在粉體濃度較低時,爆炸火焰將穿越隔爆屏障,而隨著濃度的增加,隔爆效果增強。在瓦斯隔爆實驗中粉體濃度為277.8g/m3時,40m位置爆炸超壓衰減為36.4kPa;在瓦斯煤塵爆炸隔爆實驗中,粉體濃度為625g/m3時,70m位置爆炸超壓降低至54kPa,對比同等強度的爆炸傳播實驗,最大壓力下降率均大于60%。

          

          瓦斯(煤塵)爆炸隔爆實驗中,驅動氮氣和粉體所形成的隔爆屏障能有效起到冷卻降溫、隔絕窒息和消耗自由基的作用。隨著粉體濃度的增加,爆炸火焰傳播速度迅速下降,整個傳播過程中的最大火焰速度前移,出現在隔爆器前端,爆炸火焰在隔爆器后20m區域內被完全撲滅。


        圖2 隔爆裝置組成及工作原理示意圖.jpg

        1- 火焰傳感器 2-爆炸沖擊波傳感器 3-控制器4-直流穩壓電源 5-巷道隔爆器

        隔爆裝置組成及工作原理示意圖


        圖3 巷道瓦斯煤塵爆炸實驗布置圖.jpg

        巷道瓦斯煤塵爆炸實驗布置圖


        論文鏈接
          責任編輯:宮在芹
        今日專家
        亮點論文

        基于北京地鐵隧道病害檢測結果,分析結構形式、配筋和運營時間對隧道病害狀態的影響。研究結果表明,管片接縫變形是盾構隧道病害的根源,并由此引發了盾構斷面的橢圓化...

        今日企業

        主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

        ©版權所有2015 煤炭科學研究總院有限公司 地址:北京市朝陽區和平里青年溝東路煤炭大廈 郵編:100013
        京ICP備05086979號-16  技術支持:云智互聯
        5544444