半封闭管道内瓦斯-煤尘耦合爆炸实验研究

摘要

瓦斯-煤尘耦合爆炸事故危及煤矿工业的健康发展。为进一步研究半封闭垂直空间内瓦斯和煤尘耦合爆炸的压力规律,自制了包括爆炸腔和传播管道以及配套设备的半封闭垂直管道系统,其中爆炸腔和传播管道同时收集压力数据。在系统内进行25,50,100,200 g/m^34种煤尘浓度下45,75,106,150μm 4种粒径与9%瓦斯耦合爆炸的实验,通过实验数据结合理论对比分析了爆炸腔与传播管道中最大爆炸压力与最大压力上升速率的变化规律。实验结果表明:①随着煤尘粒径的减小,爆炸腔与传播管道中最大爆炸压力和最大压力上升速率逐渐增大,粒径为45μm时达到最大;爆炸腔内最大爆炸压力增大幅度高于传播管道,最大压力上升速率与煤尘粒径呈线性变化趋势;传播管道内最大压力上升速率随着煤尘粒径的减小变化幅度增大,没有明显线性关系。②随着煤尘浓度的增加,爆炸腔与传播管道中最大爆炸压力与最大压力上升速率先增大后减小,在达到峰值前,爆炸腔内最大爆炸压力与最大压力上升速率的增大幅度高于传播管道。③当瓦斯体积分数小于9.5%,瓦斯-煤尘耦合爆炸存在最优煤尘浓度,使最大爆炸压力达到峰值;煤尘浓度超过最优浓度时,煤尘对耦合爆炸有抑制作用;50 g/m^3煤尘参与时,最大爆炸压力达到峰值,为最优煤尘浓度;200 g/m^3煤尘参与时,煤尘对耦合爆炸有明显抑制作用。