曲志明1,吳會閣2,郝剛立2,高洪俊1,王曉麗3

(1.河北工程學(xué)院土木工程學(xué)院,河北邯鄲056038;2.石家莊經(jīng)濟學(xué)院工程學(xué)院,河北石家莊050031;

3.邯鄲市科學(xué)技術(shù)協(xié)會推廣部,河北邯鄲056002)

摘　要:瓦斯爆炸的傳播和衰減規(guī)律的研究是基于燃燒學(xué)、爆炸力學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科從爆炸所在環(huán)境出發(fā)的應(yīng)用研究。瓦斯爆炸對構(gòu)筑物的破壞效應(yīng)是通過對沖擊波陣面上超壓、沖擊波的作用時間及構(gòu)筑物所處的位置、構(gòu)筑物的形狀等因素的研究進行的,而瓦斯爆炸的破壞機理和對通風(fēng)系統(tǒng)破壞效應(yīng)方面的研究不但可以加深理論而且還可以應(yīng)用于實踐。礦井瓦斯爆炸傳播規(guī)律、衰減規(guī)律和破壞效應(yīng)的研究成果,對事故防治和調(diào)查可以提供重要的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞:瓦斯爆炸;衰減規(guī)律;破壞效應(yīng);掘進巷道;沖擊波

中圖分類號:TD712+.7　　　文獻標(biāo)識碼:A　　　文章編號:1003-496X(2006)04-0005-05

Attenuation and Damage Effect of Gas ExplosionQU Zhi-ming1, WU Hui-ge2,HAO Gang-li2,GAO Hong-jun1,WANG Xiao-li3(1. School of Civil Engineering, Hebei College of Engineering, Handan056038, China;2.School ofEngineering, Shijiazhuang University of Economics,Shijiazhuang050031, China;. Extension Department, Handan Association of Science and Technology, Handan056002, China)bstract:Based on the science of combustion, the explosion dynamics and the applied mathematics, the study of gas explosionspreading and attenuation can be made from the reaction angle between the explosion and the environment. The damage effects of gasexplosion on the structures in excavation roadway is to study some factors such as the overpressure in the shock wave front, the actiontime of shock time, the position of structures, the shape and so on. Through the discussion above, the study about the damage mech-anism and damage effects on ventilation system can be put into theory research and practice. The research findings on the spreading,attenuation and the damage effects during gas explosion will technically support the accidents’prevention and cure and investigation.Key words:gas explosion;attenuation;damage effect;excavation roadway;shock wave

0　引　言

我國煤礦瓦斯大,瓦斯涌出強度高,危險性較大。大中型煤礦中,高瓦斯礦井占20.34%;小型煤礦中,高瓦斯礦井占15%左右。隨著開采深度的增加,機械化程度的提高,開采強度的增大,瓦斯涌出量就會進一步增大;那么,瓦斯災(zāi)害的治理越來越成為煤礦災(zāi)害防治的重點。因此,在煤礦安全事故中,瓦斯爆炸事故一直是煤礦最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。2004年10月20日22:10,鄭煤集團大平煤礦突然發(fā)生巖巷特大瓦斯事故,148人遇難;2004年11月28日上午07:10左右,陜西省銅川礦務(wù)局陳家山煤礦發(fā)生一起瓦斯爆炸事故,166人遇難;2005年2月1415:03,遼寧省阜新市孫家灣煤礦發(fā)生一起特大瓦斯事故,死亡人數(shù)214人。

從以上幾起近期發(fā)生的影響較大的瓦斯爆炸事故來看,造成大量的人員傷亡和重大財產(chǎn)損失的原因在于管理漏洞,對發(fā)生瓦斯爆炸后通風(fēng)系統(tǒng)破壞程度不能及時了解,決策不夠及時;反過來,當(dāng)決策人員對破壞程度的不同有了了解就有助于救災(zāi)決策,確定要保護的關(guān)鍵的通風(fēng)構(gòu)筑物,調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng),使爆炸后產(chǎn)生的有害煙流及時排出,保持通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、保護井下人員的安全,從而將重大事故災(zāi)害造成的破壞減少到最低程度。無論對于決策人員還是對于研究人員而言,發(fā)生瓦斯爆炸過程中以及瓦斯爆炸后表征爆炸的壓力場、溫度場和濃度變化規(guī)律和衰減規(guī)律的參數(shù)的獲得都較難。

因此,在掘進工作面瓦斯的聚積位置、濃度、體積確定的條件下,研究瓦斯爆炸后超壓、溫度和瓦斯?jié)舛鹊淖兓?、衰減規(guī)律,瓦斯爆炸對通風(fēng)設(shè)施的破壞效應(yīng)及對通風(fēng)系統(tǒng)的破壞作用和影響范圍,以及由此而導(dǎo)致的有毒氣體的蔓延規(guī)律和產(chǎn)生的風(fēng)流紊亂定量分析,對于減少瓦斯爆炸災(zāi)害對人員的傷亡、建立健全有效可行的瓦斯爆炸災(zāi)害預(yù)防處理計劃和救災(zāi)決策具有十分重要的意義。

2　瓦斯爆炸機理

瓦斯爆炸事故是經(jīng)濟損失最大、人員傷亡最多的事故,也是造成社會影響最大的重特大事故。有效防止瓦斯爆炸事故是改善我國煤礦安全狀況的重中之重〔1〕。要想了解瓦斯爆炸沖擊波在巷道中的衰減規(guī)律和對井下構(gòu)筑物或障礙物的破壞作用,就必須首先了解瓦斯爆炸的傳播機理。

2.1　掘進巷道瓦斯爆炸的基本模型

(1)物理模型建立的條件。①本文討論的瓦斯爆炸發(fā)生在一端封閉、一端開口的平直掘進巷道中,初始狀態(tài)為常溫、常壓,聲速為當(dāng)?shù)芈曀?。以點源來點燃爆炸,點燃位置位于巷道的封閉端;②為研究方便,假設(shè)壁面光滑且剛性。爆炸沖擊波一般是在擾動區(qū)內(nèi)在與壁面的相互作用后形成穩(wěn)定激波的;③由于瓦斯爆炸過程中產(chǎn)生的爆炸沖擊波的高速度,爆后形成的混合氣體高溫、高壓,因此,沖擊波在這種介質(zhì)中傳播和衰減時可忽略質(zhì)量力、粘性和熱傳導(dǎo),但不是以忽略壓縮性。

(2)物理模型的建立。以直的掘進巷道為研究對象,發(fā)生瓦斯爆炸時其作用相當(dāng)于一維管道〔2〕,如圖1。

2.2　傳播途徑

礦井瓦斯爆炸的傳播過程屬于可燃性預(yù)混氣體在管道類空間中爆炸的傳播過程。由于傳播過程中的氣體流場的復(fù)雜性和沖擊波的存在,研究這一領(lǐng)域的問題歷來困難重重。對煤礦瓦斯爆炸現(xiàn)象的研究,Riemann首先從理論上推導(dǎo)出可壓縮流體高速度運動可以產(chǎn)生激波,激波是一個壓力、密度、溫度發(fā)生突變的間斷面。20世紀(jì)初, Chapman和Jouguest建立了爆轟波傳播的C—J理論〔3〕,即將爆轟波簡化為包含瞬間完成化學(xué)反應(yīng)的間斷面,從而將復(fù)雜的反應(yīng)流體力學(xué)問題轉(zhuǎn)化純流體力學(xué)問題。

但C—J理論是建立在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上的,其中兩個重要假設(shè)是激波波陣面為平面,波陣面后氣體服從理想氣體狀態(tài)方程,這限制了它在氣體爆炸傳播過程中的應(yīng)用。20世紀(jì)40年代提出的著名的ZND模型〔3〕認(rèn)為,爆轟波是由無化學(xué)反應(yīng)的激波和跟隨其后的一個反應(yīng)區(qū)組成,未反應(yīng)的預(yù)混氣體首先經(jīng)過激波預(yù)壓縮到較高的溫度和密度再經(jīng)過燃燒反應(yīng)區(qū)達到爆轟波的終態(tài)。ZND模型奠定了爆轟反應(yīng)流體力學(xué)基礎(chǔ),指出燃燒反應(yīng)區(qū)的傳播不穩(wěn)定性,強烈依賴于反應(yīng)區(qū)的溫度。

瓦斯爆炸必須3個要素:瓦斯?jié)舛?、O2濃度和點火源。瓦斯爆炸是基于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的機理,單位時間內(nèi)能量釋放速度極快;在傳播階段,其混合氣體在爆炸沖擊波的高壓壓縮下,存在強烈的熱動力學(xué)現(xiàn)象,即快速產(chǎn)熱效應(yīng)。在瓦斯爆炸的傳播過程中,從大量的爆炸試驗和理論上都可以證明:在大氣壓力和氧氣濃度正常的情況下,瓦斯爆炸不僅取決于瓦斯?jié)舛群屯咚贵w積等因素,還受到爆炸地點環(huán)境氣候參數(shù)、爆炸空間的幾何形狀和參量等多個約束的影響。在瓦斯爆炸過程中存在著復(fù)雜的氣體流場,存在著激波;同時存在著劇烈的燃燒現(xiàn)象和空氣動力突躍現(xiàn)象。因此,瓦斯與空氣的混合氣體爆炸傳播實際上是沖擊波與燃燒過程的耦合。

2.3　傳播機理〔4〕

爆炸是大量能量在有限體積和極短時間內(nèi)快速釋放或急驟轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象,常分為物理爆炸和化學(xué)爆炸。瓦斯爆炸屬于化學(xué)爆炸,化學(xué)爆炸的一個重要特性是爆炸火焰的存在。氣體爆炸和燃燒的區(qū)別是:如果火焰的傳播不依賴氣體流動速度,即在火源已經(jīng)停止作用的情況下火焰仍可能傳播,則這種過程就是燃燒。瓦斯爆炸是指火焰從火源占據(jù)的空間不斷地傳播到爆炸混合氣體所在的整個空間的過程。礦井瓦斯爆炸屬于以甲烷為主的可燃性氣體和空氣組成的爆炸性混合性氣體在火源引發(fā)下發(fā)生的一種迅猛氧化反應(yīng)過程。

煤礦瓦斯是一種可燃性爆炸氣體,雖然瓦斯燃燒和瓦斯爆炸生成的最終產(chǎn)物是相同的,而且瓦斯燃燒和爆炸的點火都是基于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機理,但是爆炸過程的燃燒速度遠(yuǎn)高于瓦斯的一般燃燒,即其單位時間內(nèi)能量釋放速度也遠(yuǎn)大于常態(tài)下的瓦斯燃燒過程,深入研究表明,瓦斯爆炸在點火階段結(jié)束以后,其在傳播階段的燃燒本質(zhì)上是瓦斯—空氣混合氣體在爆炸沖擊波高壓壓縮下的燃燒過程。與其他物質(zhì)爆炸的物理和化學(xué)機制一樣,瓦斯爆炸過程中的快速產(chǎn)熱效應(yīng)是其傳播過程中強烈動力現(xiàn)象存在的物質(zhì)基礎(chǔ)〔5〕。

2.4　影響范圍

2000年9月發(fā)生在貴州水城礦務(wù)局木沖溝煤礦特大瓦斯煤塵爆炸事故,死亡160多人,所產(chǎn)生的沖擊波影響范圍達9 300 m ,直接經(jīng)濟損失1 200多萬元?，F(xiàn)場調(diào)研和后來實驗表明,障礙物對爆炸波和火焰的這種加速作用〔6〕,主要是由于在障礙物附近形成高濃度的黏性邊界層,從而導(dǎo)致湍流,湍流使爆炸波和火焰加速,加速的爆炸波和火焰又增強湍流〔7〕,這種正反饋作用使爆炸波和火焰不斷加速。在此過程中,由于火焰在障礙物附近形成高濃度的黏性邊界層作用大于爆炸波在障礙物附近形成高濃度的黏性邊界層,所以,障礙物對火焰的加速作用大于爆炸波的加速作用。而爆炸波和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑龃?則會擴大爆炸事故的影響范圍。從這個意義上來說,為了防止瓦斯爆炸,縮小波及范圍,也應(yīng)盡量避免煤礦井下不必要的障礙物的存在。另外,可燃?xì)怏w的爆炸與炸藥爆炸最根本的區(qū)別就是爆源特征。炸藥爆炸可以看作是理想的點源爆炸,能量的釋放是瞬時的,且爆源的尺寸與爆炸的影響范圍相比表征為一個點。瓦斯爆炸則不同,爆炸性混合氣體的特征尺寸〔8〕與火焰鋒面可以達到的最遠(yuǎn)距離相比是不能忽略的,有時甚至為同一數(shù)量級。

這一領(lǐng)域中的研究并不多見,瓦斯爆炸的影響范圍最終會有多大,產(chǎn)生的地震效應(yīng)到底有多廣泛等問題值得研究。

3　瓦斯爆炸的破壞效應(yīng)

瓦斯爆炸的破壞和傷害體現(xiàn)在爆炸的傳播過程中。實驗研究和現(xiàn)場勘察表明,瓦斯爆炸產(chǎn)生的致命危險因素有:火焰鋒面的高溫灼燒、爆炸沖擊波的超壓破壞及作用時間和井巷內(nèi)有毒有害氣體成分的變化。

爆炸過程,特別是高能量爆炸中產(chǎn)生的強大沖擊波在擊碎地質(zhì)介質(zhì)〔9-10〕的同時,也往往危及到爆炸源附近一定范圍內(nèi)地下工程的穩(wěn)定與安全。某直墻拱形地下巷道(錨支)在一次較大當(dāng)量的爆炸事件中發(fā)生了大范圍的坍塌,破壞總長度超過100 m,巷道完全報廢。根據(jù)文獻資料,火焰速度<100 m/s時所產(chǎn)生沖擊波可近似處理成聲波,引起的結(jié)構(gòu)破壞較小;一旦火焰加速達到200 m/s時則會引起嚴(yán)重的湍流效應(yīng),這種高速火焰的壓力波引起的爆炸波的破壞效應(yīng)與爆轟波產(chǎn)生的破壞效應(yīng)相當(dāng),產(chǎn)生構(gòu)破壞程度很大。究其原因,則是由于在瓦斯爆炸過程中,瓦斯被點燃后,燃燒產(chǎn)物膨脹,火焰陣面前形成沖擊波,并壓縮未反應(yīng)的混合物,這種沖擊波陣面到火焰陣面之間面積收斂,形成了較大的附加壓縮,其最終的流場性質(zhì)從沖擊波到火焰是逐漸增加的?；鹧?zhèn)鞑ニ俣仍酱?沖擊波陣面到火焰陣面之間面積收斂越急劇,超壓值就越大,引起的破壞效應(yīng)越大;同時,瓦斯爆炸的破壞效應(yīng)體現(xiàn)在傳播階段。因此,掌握瓦斯爆炸傳播階段的力學(xué)變化特征及物理機制,對于制定瓦斯阻隔爆措施、查清事故原因,具有理論和實踐意義。瓦斯爆炸的點火階段是外界火源誘發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程,其反應(yīng)速度以指數(shù)函數(shù)形式遞增,燃燒迅速從火源附近擴張到整個巷斷面,形成爆炸波的初始條件。實驗和理論分析均表明〔11-13〕,點火階段在瓦

斯爆炸過程中所占時間極短,瓦斯爆炸事故的時間主要體現(xiàn)在傳播階段。從傳播空間上,瓦斯爆炸的傳播可分為含瓦斯氣體和一般空氣2個區(qū)域中傳播。在含瓦斯氣體區(qū)域,瓦斯爆炸傳播的物理機制是:點火階段形成的高溫、高壓氣體迅速向遠(yuǎn)離火源方向沖擊,高溫高壓氣體與前方氣體之間在壓力、溫度、速度等物理參數(shù)上存在突變,即數(shù)學(xué)間斷,表現(xiàn)出明顯的波動效應(yīng),兩種氣體的接觸面為前驅(qū)沖擊波的波陣面。緊隨前驅(qū)沖擊波后面的是火焰波陣面,火焰波陣面實際上是在已受擾動的氣體中傳播,而火焰波后面的氣體則與火焰區(qū)有顯著差異。因此,這一階段的爆炸沖擊波結(jié)構(gòu)是前驅(qū)沖擊波波陣面和火焰波陣面的雙波三區(qū)結(jié)構(gòu),由于火焰波不斷補充能量,前驅(qū)沖擊波的壓力、波速是處于遞增狀態(tài)。在這一階段,火焰?zhèn)鞑ニ俣?Vf)、前驅(qū)沖擊波的最大壓力(pq)是表征瓦斯爆炸傷害與破壞效應(yīng)的重要參數(shù)。由于前驅(qū)沖擊波的壓縮效應(yīng),波后氣體與波前氣體存在密度差,根據(jù)波動理論,在前驅(qū)沖擊波傳播的同時,存在氣體的膨脹波以當(dāng)?shù)芈曀傺仄浞捶较騻鞑?。在一般空氣區(qū)域,瓦斯氣體燃燒完,火焰波消失,爆炸波演變?yōu)橐话憧諝鉀_擊波,傳播階段,由于摩擦、巷道壁面的吸熱,沖擊波的壓力、溫度、速度參數(shù)沿傳播方向呈衰減狀態(tài),最終恢復(fù)至正常大氣參數(shù)。在這一階段,氣體沖擊波的沖量(Is)、波陣面的超壓(Δp)是決定其傷害與破壞的關(guān)鍵因素。

煤礦瓦斯爆炸的屬性一般為爆燃過程。但在一定條件下(瓦斯?jié)舛确植紬l件、引爆方式和強度、瓦斯爆炸空間幾何特性〔8〕等) ,有可能發(fā)展為爆轟過程。煤礦巷道發(fā)生爆燃,其主要破壞特征是熱破壞效應(yīng),機械破壞作用較為有限,但一旦發(fā)生瓦斯爆轟,出現(xiàn)激波,其形成的爆壓、爆溫、爆速對礦井的破壞效應(yīng)比爆燃要大得多,慘重得多?；鹧媾c超壓之間的相互關(guān)系是:沖擊波陣面的強度與火焰的傳播速度有關(guān),火焰速度<100 m/s時,超壓較小。由于超壓是反映沖擊波陣面強度的重要指標(biāo),因此,當(dāng)火焰速度<100 m/s時,反映出沖擊波陣面強度較弱;一旦火焰速度超過200 m/s ,超壓明顯增大,沖擊波陣面的強度提高。在瓦斯爆炸過程中,瓦斯被點燃后,燃燒產(chǎn)物膨脹,火焰陣面前形成沖擊波,并壓縮未反應(yīng)的混合物,沖擊波陣面到火焰陣面之間面積收斂,形成了較大的附加壓縮,其最終的流場性質(zhì)從沖擊波到火焰是逐漸增加的?；鹧?zhèn)鞑ニ俣仍娇?沖擊波陣面到火焰陣面之間面積收斂越急劇,超壓值就越大,引起的破壞效應(yīng)就可能越大。對于煤礦井下來說,則會導(dǎo)致經(jīng)濟損失以及人員傷亡的增大。

瓦斯爆炸沖擊波對通風(fēng)設(shè)施的破壞,與沖擊波強弱和目標(biāo)有關(guān)。描述空氣沖擊波破壞效應(yīng)的主要參數(shù)有3個:峰值超壓、正壓作用時間和沖量。沖擊波峰值超壓表示沖擊波瞬間作用的量,而沖量則表達出在溫度可達2 300℃時,沖擊波的峰值壓力會達到約30×101 325 Pa,而爆炸產(chǎn)物中CO的濃度會達9%,在極短時間內(nèi)就會導(dǎo)致人死亡。有時沖擊波的破壞范圍會達數(shù)千米,會危及地面安全。正壓區(qū)時間范圍內(nèi)超壓的持續(xù)作用量,二者對目標(biāo)都起破壞作用,哪一個起主要作用,要看目標(biāo)對沖擊波破壞載荷接受的情況。沖擊波破壞作用的準(zhǔn)則有3個:超壓準(zhǔn)則、沖量準(zhǔn)則、超壓—沖量準(zhǔn)則。實驗研究表明,當(dāng)正壓區(qū)作用時間大于10倍的物體自振動周期時,物體的破壞可以靠沖擊波峰值超計算。按超壓準(zhǔn)則,只要沖擊波超壓達到一定值時,便會對目標(biāo)造成一定的破壞。當(dāng)超壓達到0.08~0.1 MPa時,能使磚墻倒塌,達0.1~0.21 MPa時能使防震鋼筋混凝土破壞。沖擊波對建筑物破壞作用的研究已有成熟的結(jié)果,國家也有關(guān)于建筑物防沖擊波破壞的安全距離的設(shè)計規(guī)定,但對于煤礦井下通風(fēng)構(gòu)筑物的抗沖擊波強度值,目前還要進行理論研究或?qū)嶒灁?shù)據(jù)的獲取。

4　分析討論

4.1　存在問題

通過對上述分析研究,瓦斯爆炸的衰減規(guī)律和破壞效應(yīng)方面的研究存在的問題如下:

(1)當(dāng)瓦斯涌出的濃度、體積、聚積位置確定的條件下發(fā)生瓦斯爆炸時,以往的文獻對由此產(chǎn)生的爆炸沖擊波沿巷道的傳播過程中沖擊波是如何衰減的,壓力場、溫度場、濃度場在時間、空間上的衰減規(guī)律未做出有效的研究。

(2)井下掘進巷道內(nèi)不同形狀的通風(fēng)構(gòu)筑物材料組成、自振周期等因素各不相同,當(dāng)瓦斯爆炸沖擊波對構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞作用時,其破壞機理如何?在相互作用當(dāng)中,沖擊波的超壓峰值、正壓作用時間、比沖量等主要參數(shù),以及空氣沖擊波波陣面上的空氣密度、絕對溫度、聲速、空氣質(zhì)點速度、波陣面的傳播速度等參數(shù)的變化及它們的關(guān)系對破壞效應(yīng)的影響如何等問題都需進一步研究。

4.2　分析研究對上述問題主要運用數(shù)學(xué)、熱力學(xué)、氣體動力學(xué)、爆炸動力學(xué)等理論〔3,14〕進行分析,并與實驗相結(jié)合進行研究。

(1)由于瓦斯爆炸過程當(dāng)中產(chǎn)生高溫和高壓,爆炸的瞬間未爆炸的瓦斯空氣預(yù)混氣體和爆炸后的爆轟產(chǎn)物均可視為理想氣體。應(yīng)用氣體狀態(tài)方程:p1V1T1=p2V2T2,在確定初始條件(p1, V1,T1)和邊界條件的情況下,通過理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究求得p2、V2、T2,即爆炸后的超壓等特征參數(shù);通過對爆炸后產(chǎn)生的膨脹氣體進行研究,利用質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律、內(nèi)能方程和輔方程求出爆炸后的超壓、沖量、爆速、正壓作用時間、氣體溫度等動力學(xué)參數(shù)并進行比較和驗證。

(2)應(yīng)用氣體動力學(xué)和爆炸動力學(xué)理論,研究爆炸波特征參數(shù)在掘進巷道中的衰減規(guī)律;以及在距爆源一定距離,超壓、溫度、瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)的衰減變化規(guī)律。

(3)在距爆源一定距離且條件不同的情形下,哪些參量起主導(dǎo)作用,其破壞程度如何?由上述理論分析和實驗研究所獲得的超壓、溫度等參數(shù),研究爆炸沖擊波對形狀、大小、材料、位置、自振周期等性質(zhì)不同的通風(fēng)構(gòu)筑物的破壞。通過理論研究和實驗結(jié)果的分析,求得瓦斯爆炸對通風(fēng)系統(tǒng)的破壞效應(yīng),并與事故現(xiàn)場取得的數(shù)據(jù)對比,進行印證。在此基礎(chǔ)上研究對通風(fēng)系統(tǒng)以及整個礦井的影響,為救災(zāi)決策提供依據(jù)。

5　結(jié)　論

根據(jù)已有研究和試驗結(jié)果研究掘進巷道瓦斯爆炸沖擊波傳播規(guī)律和衰減規(guī)律,擬合出有障礙物(通風(fēng)構(gòu)筑物)、半封閉條件下距爆源不同距離的超壓、溫度、濃度等瓦斯爆炸特征參數(shù)之間的關(guān)系式,并根據(jù)前人對轉(zhuǎn)彎、分岔巷道中障礙物對沖擊波傳播影響的實驗研究結(jié)果,擬合出公式和驗證。通過對沖擊波陣面上超壓△p的大小、沖擊波的作用時間及作用壓力隨時間變化的性質(zhì)、構(gòu)筑物所處的位置(即建筑物與沖擊波陣面的相對關(guān)系)、構(gòu)筑物的形狀和大小、構(gòu)筑物的自振周期、其他參數(shù)等因素的研究,確定對構(gòu)筑物的破壞機理和對通風(fēng)系統(tǒng)破壞效應(yīng)。瓦斯爆炸是一種強烈的氣體燃燒動力現(xiàn)象,其中涉及到爆轟物理、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、燃燒學(xué)及流體力學(xué)等多方面的知識,由于這一現(xiàn)象的復(fù)雜性,因此,當(dāng)前仍有許多領(lǐng)域還處于研究探討之中。本文針對煤礦井下巷道環(huán)境中瓦斯爆炸的一些特征進行了探討,希望對瓦斯爆炸事故的防治有所裨益。

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〔14〕　J.亨利奇.爆炸動力學(xué)及其應(yīng)用〔M〕.北京:科學(xué)出版社,1987.

　　作者簡介:曲志明(1970-),男,吉林通化人,1998年畢業(yè)于河北建筑科技學(xué)院,博士研究生,講師,現(xiàn)工作于河北工程大學(xué),研究方向:安全技術(shù)及安全工程,已發(fā)表論文9篇。

·國外煤礦安全信息·

抽放積聚甲烷工藝的前景大部分甲烷的來源(70%)是從煤層的頂板,頂板的大部分是砂巖。在頂板上距離小于150倍采出厚度的煤層和巖層都與采空區(qū)有著氣動關(guān)系,平均能抽出甲烷體70%,而賦存在頂板上距離小于60倍采出厚度的煤層和巖層,平均能抽出甲烷80%~90%。從頂板上距離大于60倍采出的煤層厚度,抽出其中活動積聚的甲烷,最好是有下列條件:開采鄰近煤層造成的巖體激烈活動期間,抽放已采工作面上部采空區(qū)的甲烷;在殘留煤體采空區(qū)的界限內(nèi);在巖體有很多自然裂隙的地帶內(nèi)。上述資料是馬克耶夫礦業(yè)安全研究院專家與煤礦專家共同科研的成果。在札霞吉柯煤礦進行調(diào)研,該煤礦的自然狀況如下:回采工作面的平均厚度為270 m;采區(qū)長度為1 750 m;開采煤層厚度為1.6 m;平均日產(chǎn)煤量為2 290 t;煤層自然甲烷含量是20 m3/t;揮發(fā)分為30%;煤炭灰分11%;煤炭濕度1.5%。另外,對煤礦井下不同地點的瓦斯抽放和涌出情況列表進行了敘述。