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摘要
煤尘爆炸的突发性和不稳定性严重制约了我国矿井的安全开采水平，研究煤粉爆炸反应机理，揭示爆炸各阶段宏细观反应本质，对指导爆炸预防和控制具有重要理论意义.本研究总结了煤粉爆炸宏观特性和微观机理发展现状，并从宏细观角度讨论了煤粉爆炸全过程，提出了包括热激发、气-固-液三相耦合、煤粒间能量传导连锁以及反应终止四阶段煤粉爆炸机理，得到了各阶段爆炸反应特征.研究结果表明：热激发阶段煤粒吸收热量裂解，生成小分子烃类气体和自由基片段；气-固-液三相耦合阶段发生气-气、气-液、气-固、固-液及固-固基元反应，释放热量并以冲击波气流和高温火焰的方式向四周热辐射扩散，引起未燃煤粒循环热激发和气-固-液耦合过程，加快反应进程，引起爆炸.随着反应进行，体系内未燃煤粒数量与氧气含量下降，反应所需自由基产量和放热量减少，基元反应中断，爆炸过程趋于结束.本研究可为完善煤粉爆炸反应机理提供理论基础和科学指导，以实现爆炸能量防控与利用的目标.
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单位重庆大学; 北京理工大学; 中国矿业大学（北京）; 中国劳动关系学院; 北京科技大学; 爆炸科学与技术国家重点实验室; 煤炭资源与安全开采国家重点实验室; 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室; 聊城大学; 建筑工程学院
