基于事故原点理论的矿井火区处理防爆技术探讨

矿井火区处理是风险极高的一项工作,火区瓦斯爆炸是近年来导致煤矿重特大事故及矿山救援人员伤亡的主要因素之一。在分析火区瓦斯爆炸特点的基础上,对各类火区瓦斯爆炸的成因进行了深入分析,并应用事故原点理论,重点分析了火区封闭型爆炸原点的形成及转化条件。在此基础上,针对火区瓦斯爆炸风险,就如何安全、快速地处理火区,从通风系统控制、封闭位置选择、封闭顺序确定、施工组织等方面提出了对策措施。     

不同风量下褐煤燃烧碳氧化物生成规律

为研究火区封闭过程中气体组分变化,通过分析火区内气体成分判定火区燃烧状态,以安全封闭火区防止因火灾引发瓦斯爆炸事故.利用程序升温实验研究了风量分别为40 m L/min、80 m L/min、120 m L/min、160 m L/min和200 m L/min时褐煤燃烧产生的碳氧化物体积分数及O_2体积分数变化规律.研究结果表明:风量越大,O_2体积分数变化趋势越小,消耗氧气量越小;相同温度条件下,O_2体积分数有随着风量增加呈现增加的规律性;随着风量增加,CO、CO_2生成量均减少,且CO、CO_2生成量与温度之间呈指数关系变化;相同温度下,随着风量增加,CO、CO_2生成量减少,且燃烧阶段CO生成量与风量呈指数关系变化,CO_2生成量与风量呈线性关系变化.随着风量增加,CO生成初始温度滞后,相同温度时CO生成量减少.     

浅析高瓦斯矿井密闭灭火及启封

通过河南地方永安煤业二，-11021采煤工作面火区密闭管理到密闭启封的方案制定、前期准备及最后安全启封的实例，介绍了高瓦斯矿井密闭灭火、高瓦斯火区启封防二次自燃及防瓦斯事故的成功经验，对高瓦斯矿井火区综合管理进行了有益的探索。     

氢气及重烃组分对瓦斯爆炸下限影响的实验研究

为研究矿井瓦斯中含有的氢气及重烃组分对瓦斯爆炸下限的影响,建立了多组分瓦斯混合气体爆炸实验系统.运用该实验系统对分别混有氢气、异丁烷和正己烷的甲烷气体的爆炸下限进行了测定.实验结果表明:强点火源条件下,当混有氢气的体积分数达到1.5%时,甲烷的爆炸下限可以降到1%;当异丁烷和正己烷的体积分数约为0.25%时,甲烷的爆炸下限可降到2%左右.图8,表5,参10.     

瓦斯爆炸事故有毒有害气体传播规律研究及危险区域划分

对矿井瓦斯爆炸事故有毒有害气体传播规律进行了研究,建立了有毒有害气体在无风巷道扩散数学模型及有毒有害气体在通风网络中传播数学模型,并划分了瓦斯爆炸产生有毒有害气体传播的死亡区、重伤区、轻伤区,为瓦斯爆炸事故救援和安全评价提供了理论基础.     

煤矿井下配电系统的现状及存在的安全隐患分析

众所周知,煤矿存在最大的安全隐患就是瓦斯爆炸,在井下如果瓦斯达到一定浓度时,轻微的火花都会引起爆炸。而井下电气系统处理不合理时,若出现漏电、短路、过载,接触不良,发热,设备老化,接地不当等都将会带来安全隐患。在煤矿井下,任何一台电器设备存在安全隐患,都会对矿井安全带来不测后果。近年来发生的很多重特大煤矿瓦斯爆炸事故,都是由于井下电气产生的火花所致。当前大多数矿井电气安全状况差、供电系统不稳。因此,必须建立完善的井下安全供电系统。     

高瓦斯矿发火区封闭时瓦斯爆炸危险性预测

从理论上分析了矿井发火区封闭后,封闭区发生瓦斯爆炸的原因及影响因素,研究了封闭区瓦斯爆炸各影响因素的变化规律,提出了封闭工作面时的防爆措施。     

矿井封闭火区内气体运移规律

根据气体传质理论，煤矿井下火区封闭后，火区内生O2和有害气体运移平衡系统破坏，造成封闭火区内的O2浓度减少和CO等有害气体的积聚。当火区内化学反应达到平衡后，封闭火区内有害气体浓度逐渐减小，该过程是以气体分子在多孔介质中扩散为主要运移形式的质量传递过程。分析O2、CO通过封闭墙和煤层等多孔介质的扩散机理，并推导了有效扩散系数的计算公式。由公式计算封闭火区内O2降低5％的时间to和封闭火区内CO下降到0．001％的时间t，综合考虑封闭火区内的温度，计算出火区从封闭到启封的参考时间。     

水平管道内甲烷爆炸压力传播实验

借助自行研制的瓦斯爆炸水平管道模拟巷道,通过实验研究低浓度瓦斯爆炸特征参数及爆炸压力在水平管道内的传播规律。结果表明：爆炸极限范围内的甲烷气体,在燃爆腔体内（点火段附近）爆炸超压随甲烷浓度的增大呈先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9．4％时,爆炸压力最大,为0．165670MPa,对应时间为76．8ms。在燃爆腔体一扩散管路内,气体爆炸压力峰值呈波动性变化;距点火段3600mm处、体积分数为9．4％的甲烷气体爆炸压力最大,爆炸超压为0．181228MPa。实验中甲烷爆炸超压的体积分数为9．4％。该研究为管道及煤矿巷道瓦斯爆炸事故分析提供了参考。     

基于瓦斯煤尘爆炸的矿井紧急避险系统研究

为了更科学合理地布置矿井紧急避险系统,以瓦斯煤尘爆炸为例,引用炸药爆炸规律将瓦斯煤尘爆炸的伤害划分为非常严重区、严重区和轻微区;运用爆炸超压值衰减理论、热辐射伤害准则和毒物-浓度伤害准则,建立了矿井瓦斯煤尘爆炸三区伤害范围划分准则;结合瓦斯煤尘爆炸的特点及不同紧急避险设施的优缺点,对井下避险设施的合理位置和类型进行了探讨。结果表明:非常严重区和严重区以冲击波伤害为主,轻微区以有毒有害气体伤害为主;在非常严重区设置避难设施对瓦斯煤尘爆炸事故无效;在严重区中部应设置抗爆性较高的可移动救生舱;在轻微区内宜设置密闭性较强的避难硐室。     

基于FTA-AHP的煤矿瓦斯爆炸的研究

目的 基于样本数据评价瓦斯爆炸发生的危险性大小。方法 通过检索文献、实地考察等方式收集历史数据,分析引起瓦斯爆炸的主要不安全因素,运用事故树分析法研究数据特征,对其进行分类和风险辨识,通过层次分析法并引入博弈论组合方法优化权重的计算,对引起瓦斯爆炸事故的不安全因素的危险等级进行定量分析。结果 得出煤矿瓦斯防治的安全等级,以及各不安全因素结构重要程度的量化数值。结论 结合各类危险程度不同的不安全因素对整个煤矿瓦斯预防安全管理体系做出安全评价,为事故的预控预防提供理论依据。     

瓦斯体积分数对火焰传播规律影响的实验研究

为研究长直管道中体积分数对瓦斯爆炸的影响以及瓦斯爆炸火焰的传播特征,进行了有无障碍物条件下不同体积分数的瓦斯爆炸实验,用高速摄影仪拍摄火焰阵面发展的过程. 实验结果表明,火焰在密闭管道中传播经历了多次振荡的过程,这是火焰前方未燃气体在压缩波的作用下形成湍流所致;瓦斯的体积分数对最大火焰速度和火焰最大传播距离有很大的影响;得出了障碍物对火焰的传播有加速作用,接近当量体积分数的瓦斯爆炸火焰传播速度最快,在一定条件下会发生爆燃转爆轰.      

新型防火材料在济宁二号煤矿中的应用

济宁二号煤矿应用罗克休泡沫进行高冒充填、压柱密闭漏风、火区封闭等,在矿井防灭火上取得了良好的效果。     

矿井通风与瓦斯防治

近几年,我国的煤矿常发生瓦斯气体爆炸事故,给煤矿井下的安全生产造成了一定的安全隐患。而矿井内的通风措施主要是将地面的空气吸入到矿井内,这样增大了井下空气中的氧气,很大程度上稀释了矿井内的有害易燃气体,从而有效的保障了井下工人的安全采掘工作。文章主要结合煤矿井下的通风设计系统,以防治瓦斯气体危害与矿井通风做简要的阐述。     

矿井瓦斯爆炸危险性定量分析

矿井瓦斯爆炸后果极为严重,如果能在事前对瓦斯爆炸的危险性进行了可靠性价,将对瓦斯爆炸预防和矿井安全生产具有重要的规定意义。但目前所采用的方法主要是定性分析,而很难给出一个定量。作者采用事故树分析方法,首先确定引起矿井瓦斯爆炸的中间事故和基本事件,采用专家评定法确定各基本事件概率,在此基础上,利用自行开发的软件包分析了各基本事件的概率重要和度临界重要度后得出了矿井瓦斯爆炸的概率,并给出了矿井瓦斯爆炸危险性定量分析的实例。     

火灾位置对掘进巷道通风及继发性灾害的影响

为了研究矿井瓦斯爆炸继发性灾害发生的规律及影响条件,采用数值分析方法研究了风筒正常工作时火灾位置对掘进巷道通风、温度及瓦斯体积分数分布的影响。结果表明:相同火灾强度下,随火灾位置距掘进端面距离的增加,巷道通风阻力及通风量减少比例增大,巷道内高温区域变大,而体积分数较高的瓦斯的分布范围变小;当火灾不发生在掘进端面,火灾位置并非是影响瓦斯燃烧或爆炸等继发性灾害发生的主要条件。     

管道内瓦斯爆炸火焰传播压力与温度特性

为了研究瓦斯爆炸的压力与温度特性,利用矩形管道装置对不同体积分数的瓦斯进行爆炸实验。采用压力传感器和微细热电偶测量爆炸过程中压力与温度的变化,并结合高速摄像仪采集火焰传播图像。研究结果表明:该管道内最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率以及火焰温度峰值都随瓦斯体积分数的增加呈先增加后减小的趋势,到达最大爆炸压力的时间随瓦斯体积分数的增加呈先减小后增大的趋势。该管道上部燃烧比下部燃烧剧烈,下部火焰温度峰值与瓦斯体积分数呈4次函数表达式。在瓦斯爆炸火焰传播过程中,火焰峰面会发生变化,当瓦斯体积分数越接近10%时,越易形成"Tulip"火焰峰面;当瓦斯体积分数为10%时,火焰最明亮,最大爆炸压力和火焰温度峰值都取得最大值,分别为0.74 MPa和1 704.26℃。     

煤矿瓦斯爆炸灰色-IAHP危险性评价模型及应用

针对煤矿瓦斯灾害及其爆炸的危险性,利用斯爆炸致灾机理与条件,从人-机(物)-环境-管理4个方面建立危险性评价指标体系,结合灰色理论与区间层次分析法,建立煤矿瓦斯爆炸危险性耦合评价模型.通过IAHP确定评价模型指标权重,同时采用中心点三角白化权函数引入改进传统白化权函数存在灰类多重交叉现象;根据模型指标的固有属性不同,采用相就的评价方法以及相对应的评价等级划分,提出基于灰色-IAHP的煤矿瓦斯爆炸危险性评价方法;运用该评价方法对煤矿现场5个工作面进行实践评价检验.研究结果表明:5个工作面的瓦斯爆炸危险性均为较安全,结果与煤矿的实际情况一致,表明该评价模型有较好的可靠性与可行性.     

瓦斯爆炸对躲避硐室影响的数值模拟

为研究瓦斯爆炸对矿井躲避硐室的影响,在封闭及开口管路中分别进行了瓦斯爆炸过程的数值模拟,运用ICEM软件建立了躲避硐室的物理模型,使用FLUENT软件对不同边界条件下的瓦斯爆炸压力、温度变化进行数值模拟,运用Origin软件对瓦斯爆炸过程中的压力、温度变化进行曲线拟合.结果表明:封闭条件下,躲避硐室中承受的最大爆炸压力和最高温度分别为0.61 MPa以及2 269 K;开口条件下,躲避硐室中承受的爆炸超压及最高温度分别降至12.39 k Pa和1 773 K.综合爆炸超压及爆炸引起的高温影响,躲避硐室应该尽可能地远离独头巷道.     

巷道高冒封闭火区燃烧状态及表面温度场演变规律

受早期小窑私挖乱采的影响,整合矿井往往面临废旧巷道或采空区遗煤多、漏风严重且复杂,煤自燃危险性大的难题,为了判断巷道高冒封闭火区的燃烧状态及其火区发展趋势,采用煤自燃低温氧化试验研究山西朔州某矿4+9号煤层火灾指标气体及其变化规律,现场收集火区内气体初步判断火区燃烧状态,最后利用红外热成像仪圈划火区表面温度区域,定位巷道顶煤火区表面高温点并分析火区巷道表面温度场变化趋势。研究结果表明:在煤低温氧化进程中CO,C2H6和C2H4等指标气体将在特定的温度等条件下自发产生,利用指标气体出现温度和随温度变化趋势,可以初步判断火区燃烧状态及发展方向;通过巷道表面温度场能够圈划浅部隐蔽火区大致范围,验证火区燃烧状态,判断火区发展趋势,预测煤自燃的危险性,能为火区危险性预报和治理提供可靠依据。研究成果对隐蔽火源燃烧状态和发展方向分析具有一定参考价值,能够为具有类似条件的矿区防灭火工作提供借鉴。