惰性粉体抑制瓦斯/煤尘复合爆炸特性及机理研究

作者：纪文涛; 张国涛; 杨帅帅; 徐子晖; 毛文哲; 王燕^*

来源：煤炭科学技术, 2023, 1-10.

• 瓦斯
• 煤尘
• 复合爆炸
• 碳酸氢钠
• 碳酸钙
• 爆炸抑制

瓦斯/煤尘复合爆炸是一个耦合了均相燃烧与异相燃烧的复杂过程，燃烧主控机制动态变化，爆炸机理更加复杂，导致其相比单相瓦斯或煤尘爆炸具有更高的爆炸敏感性和爆炸强度，严重制约着煤矿的安全生产。为了防治瓦斯/煤尘复合爆炸灾害，选取碳酸氢钠和碳酸钙两种惰性粉体，在20 L球型爆炸装置中开展了惰性粉体抑制瓦斯/煤尘复合爆炸实验。通过系统的改变瓦斯和煤尘浓度配比，对不同浓度惰性粉体作用下瓦斯/煤尘复合体系最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率变化规律进行分析，并对比分析不同惰性粉体抑制瓦斯/煤尘复合爆炸性能之间的区别和联系。研究结果表明，碳酸氢钠和碳酸钙对不同浓度配比的瓦斯/煤尘复合体系爆炸均具有抑制作用，其中碳酸氢钠不仅可以通过分解吸热、延缓煤尘热解、降低煤尘分解速率等物理抑制方式来抑制瓦斯/煤尘复合爆炸，还可以通过消耗爆炸反应的关键自由基的化学抑制方式来抑制瓦斯/煤尘复合爆炸，而碳酸钙只能以物理吸热的方式抑制爆炸，因此碳酸氢钠对瓦斯/煤尘复合体系爆炸的抑制效果优于碳酸钙，具体表现为碳酸氢钠可完全抑制所有工况，碳酸钙仅能完全抑制瓦斯浓度低于8%时的瓦斯/煤尘复合工况。另外，两种惰性粉体对瓦斯/煤尘复合体系爆炸压力的抑制效率随着体系中瓦斯浓度的提升先升高后降低，当瓦斯浓度为6%、煤尘浓度为100 g·m-3时抑爆效率最高；对瓦斯/煤尘复合体系爆炸压升速率的抑制效率随着体系中瓦斯浓度的提升逐渐升高，对浓度为10%的纯瓦斯爆炸时抑爆效率最高。

• 单位
  河南理工大学