高壓瓦斯泄放自燃實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、煤礦開(kāi)采過(guò)程中,隨著開(kāi)采深度的不斷加深,礦壓以及煤與瓦斯突出強(qiáng)度不斷增大,且由于目前煤礦開(kāi)采多采用綜放開(kāi)采,采面長(zhǎng)度大、冒落空間高,當(dāng)老頂來(lái)壓而大面積冒落時(shí),造成大量高濃度瓦斯高速向工作面涌出,而此過(guò)程中極有可能產(chǎn)生激波來(lái)誘導(dǎo)瓦斯引發(fā)自燃現(xiàn)象,從而引發(fā)瓦斯災(zāi)害事故。另外,在天然氣的運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中,其輸送管道和存儲(chǔ)容器所采用的輸送(存儲(chǔ))壓力日益提高,一旦發(fā)生意外導(dǎo)致高壓瓦斯氣體泄漏,也極可能誘發(fā)自燃現(xiàn)象。然而,目前針對(duì)此現(xiàn)象的研究還很

2、少。由此,亟待開(kāi)展這一領(lǐng)域的研究,為預(yù)防天然氣(瓦斯)泄漏自燃而帶來(lái)的嚴(yán)重災(zāi)害提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
　　本論文以此為工程背景,根據(jù)相似原理,自主設(shè)計(jì)和搭建高壓瓦斯泄放自燃實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用爆破片來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓瓦斯快速泄放過(guò)程,由高壓瓦斯通過(guò)爆破片在管道中傳播以及從管道中噴射到大氣中的物理化學(xué)現(xiàn)象來(lái)模擬高壓瓦斯泄放自燃。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括高壓瓦斯泄放自燃實(shí)驗(yàn)裝置和數(shù)據(jù)采集與測(cè)量系統(tǒng)兩部分組成。
　　本文采用理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的

3、方法。首先分析了激波產(chǎn)生和傳播過(guò)程,并在給定的理想狀態(tài)下,根據(jù)氣體的相關(guān)理論,推導(dǎo)出激波前后氣體的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式以及激波超壓變化公式,通過(guò)上述關(guān)系式得出激波掠過(guò)介質(zhì)后其壓強(qiáng)、溫度的突躍情況,并分析了激波超壓、傳播速度與泄放初始?jí)毫χg的相互關(guān)系,為高壓瓦斯泄放自燃實(shí)驗(yàn)研究的開(kāi)展提供理論依據(jù)。其次,實(shí)驗(yàn)研究了高壓瓦斯泄放過(guò)程中引發(fā)的自燃現(xiàn)象,并對(duì)瓦斯自燃時(shí)管口噴射火焰的傳播規(guī)律進(jìn)行了研究;研究了泄放初壓的大小、下游釋放管道的長(zhǎng)度對(duì)高壓瓦斯

4、泄放自燃的影響規(guī)律,并對(duì)不同工況下,高壓瓦斯泄放產(chǎn)生的激波的傳播特性和瓦斯自燃特性進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　實(shí)驗(yàn)得到,在一定泄放條件下,高壓瓦斯泄放過(guò)程會(huì)引發(fā)自燃現(xiàn)象;泄放初壓越大,誘導(dǎo)產(chǎn)生的激波強(qiáng)度越大,激波在管道中傳播速度越高,更容易誘發(fā)瓦斯自燃現(xiàn)象;下游釋放管道長(zhǎng)度較短時(shí),瓦斯的自燃現(xiàn)象不容易發(fā)生,只有增大泄放初始?jí)毫?瓦斯自燃才有可能發(fā)生;當(dāng)增長(zhǎng)下游釋放管道長(zhǎng)度時(shí),瓦斯引發(fā)自燃所需的初始?jí)毫?huì)相應(yīng)的下降,說(shuō)明了管道長(zhǎng)度的增加,