磷酸铵盐干粉抑制瓦斯爆炸的实验研究

论文摘要

瓦斯爆炸是煤矿矿井严重灾害之一,其带来大量的人员伤亡和财产损失。目前国有重点煤矿大多属于瓦斯矿井,其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44%。瓦斯爆炸事故在煤矿重大事故中占有很大的比重。粉体抑爆技术能够预防或者抑制瓦斯爆炸灾害,如何在实际中较好地利用粉体材料并选取合适的粉体材料,对于瓦斯爆炸灾害的防治具有十分重要的意义。本文从粉体的抑爆机理出发,论述了各种粉体抑爆技术的发展状况及应用现状。利用20L近球形不锈钢爆炸实验系统进行实验,选取两种配比不同、粉体粒径有所差别的磷酸铵盐干粉(为ABC干粉的主要成分),考察了这两种磷酸铵盐干粉的抑爆性能和抑爆参数,并定量和定性地分析了粉体浓度、甲烷浓度、点火延迟时间等参数与爆炸特性参数之间的关系,摸清了超细粉体的抑爆规律。实验结果表明:两种粉体均产生一定的抑爆效果,抑爆效果相差不大。两种粉体均使甲烷的爆炸极限缩小,粉体对于爆炸上限的影响要大于爆炸下限,粉B使爆炸极限范围的缩小量大于粉A。粉A在粉体浓度为50mg/L和100mg/L时达到较好的抑爆效果,粉B在粉体浓度为100mg/L时达到较好的抑爆效果。甲烷浓度小于9.5%时,粉A的抑爆效果要优于粉B;甲烷浓度大于9.5时,粉B的抑爆效果要优于粉A。粉体抑爆与甲烷的浓度有密切关系,不同的甲烷浓度,抑爆效果不同。随点火延迟时间的延长,粉体的抑爆效果越来越不明显,随延迟点火时间的变化两种粉体的抑爆效果呈现相同的规律。本文的实验数据和结论为磷酸铵盐干粉抑爆瓦斯爆炸提供了理论依据,同时说明了粉体超细化的重要性,研究结论对粉体抑制瓦斯爆炸有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 抑爆材料种类
• 1.2.2 抑爆性粉体矿井应用现状
• 1.2.3 粉体抑爆的研究现状
• 1.2.4 用数值模拟方法研究粉体抑爆的国内外研究
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 论文的技术路线
• 2 磷酸铵盐干粉抑制瓦斯爆炸理论分析
• 2.1 瓦斯爆炸机理
• 2.1.1 热爆炸理论
• 2.1.2 链反应机理
• 2.1.3 瓦斯爆炸的基元链反应
• 2.2 粉体抑爆的机理分析
• 2.2.1 物理抑制作用
• 2.2.2 化学抑制作用
• 2.2.3 混合抑制作用
• 2.3 粉体抑爆材料应具备的主要性能
• 2.3.1 灭火性
• 2.3.2 时效性
• 2.3.3 流动性
• 2.3.4 易贮存性
• 2.3.5 绝缘性
• 2.3.6 低腐蚀性
• 2.4 磷酸铵盐干粉的粉体特性及抑爆可行性分析
• 2.4.1 磷酸铵盐干粉的粉体特征
• 2.4.2 磷酸铵盐干粉作为灭火剂的优点及灭火机理
• 2.4.3 磷酸铵盐干粉瓦斯抑爆的可行性分析
• 3 粉体抑爆实验系统及烷-空混合气体爆炸实验
• 3.1 实验系统
• 3.1.1 爆炸反应容器
• 3.1.2 配气系统
• 3.1.3 抑爆剂施放系统
• 3.1.4 点火及控制系统
• 3.1.5 测试及数据采集系统
• 3.1.6 容器清洁系统
• 3.2 甲烷-空气混合气体爆炸实验
• 3.2.1 实验目的
• 3.2.2 实验测试参数及其判定方法
• 3.2.3 实验工况
• 3.2.4 实验步骤
• 3.2.5 甲烷爆炸极限的测定
• 3.2.6 甲烷爆炸特性参数的测定
• 3.2.7 点火延迟时间对甲烷特性参数的影响
• 3.3 本章小结
• 4 磷酸铵盐干粉抑制瓦斯爆炸的实验研究
• 4.1 两种材料的粉体特性
• 4.2 实验步骤
• 4.3 磷酸铵盐干粉对甲烷爆炸极限的影响
• 4.3.1 粉A 对甲烷爆炸极限的影响
• 4.3.2 粉 B 对甲烷爆炸极限的影响
• 4.4 粉A 对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.4.1 粉体浓度对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.4.2 点火延迟时间对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.5 粉B 对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.5.1 粉体浓度对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.5.2 点火延迟时间对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.6 两种粉体的抑爆效果对比
• 4.6.1 粉体浓度对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.6.2 点火延迟时间对甲烷爆炸特性参数的影响
• 4.7 本章小结
• 5 结论
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录