Исследование параметров взрыва метанопылевоздушных смесей и совершенствование средств гашения ударных волн в горных выработках угольных шахт

• Автор: Абинов, Анатолий Георгиевич
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Караганда
• Количество страниц: 183 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯГО

1.1. Анализ взрывов метана и пыли в угольных

шахтахЮ
1.2. Научноисследовательские работы, посвященные изучению взрывов метанопылевозцушных смесей .

1.3. Способы и средства локализации ударных волн

в горных выработках .

1.4. Обоснование выбранного направления работы и задачи исследования

2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ УДАРНЫХ ВОЛН ПРИ ВЗРЫВАХ МЕТАН0ПЫЛЕВДУШНЫХ СМЕСЕЙ
В ШАХТАХ
2.1. Исследование параметров взрыва иетанопылевоздушной смеси в зоне действия детонационной волны в тупиковой и сквозной горных выработках
2.2. Определение зоны действия продуктов взрыва метанопылевоздушной смеси в горных выработках и параметров ударных волн в этой зоне
2.3. Исследование параметров взрыва метана с угольной пылью в зоне действия воздушной ударной волны . .
2.4. Сравнительная оценка параметров ударных волн при
взрывах метана и метанопылевоздушной смеси в горных выработках
Выводы.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗРЫВОВ МЕТАНОПЫЛЕВОЗ
ДУШНЫХ СМЕСЕЙ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ.
3.1. Методика проведения экспериментов
3.2. Экспериментальное определение объемного содержания метана и массовой концентрации угольной пыли
в метанопылевоздушной смеси оптимального состава.
3.3. Исследование параметров детонационного горения метанопылевоздушной смеси оптимального состава в тупиковой горной выработке
3.4. Экспериментальное исследование параметров ударных волн в зоне действия продуктов взрыва при горении метана с угольной пылью .
3.5. Исследование взрывов метанопылевоздушных смесей в сквозном штреке.ПО
3.6. Влияние инертных частиц пыли на распространение воздушных ударных волн в прямолинейных горных выработках
ВыводыП
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВЗРЫВОЗАЩИТНЫХ ПЕРЕМЫЧЕК И ПОВЫШЕНИЕ
БЕЗОПАСНОСТИ ИХ ВОЗВЕДЕНИЯ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ.
4.1. Пути повышения эффективности поглощения энергии ударных волн взрывозащитными перфорированными перемычками в горных выработках . .
4.2. Гашение ударных волн перфорированными перемычками, содержащими флегматизаторы.
4.3. Экспериментальное исследование гашения ударных волн перфорированными перемычками, изменяющими газодинамику потока волн в горных выработках
4.4. Рекомендации по повышению безопасности и улучшению условий труда при возведении взрывозащитных перемычек в угольных шахтах
4.5. реализация результатов работы в промышленности. . . .
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Научноисследовательские работы, посвященные изучению взрывов метанопылевоздушных смесей
Известно, что причиной, вызвавшей проведение широких науч ноисследовательских работ по изучение взрывов в горных выработках, послужили катастрофические взрывы рудничного газа и пыли в угольных шахтах в XIX и в начале XX веков. В СССР изучение взрывов угольной пыли и газа в шахтах и разработка мер предупреждения их были начаты в г. Макеевским научноисследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности МакНИИ. МакНИИ ведут ВостНИИ, ИГД им. А.А. Скочинского и другие учреж дения Минуглепрома СССР. Большая научноисследовательская работа по изучение взрывов газа и угольной пыли в аварийных условиях выполняется ВНИИГД. Классические работы советских ученых Н. Н.Семенова, . Д.Ландау, Я. Б.Зельдовича, Д. А.ФранкКаменецкого, К. И.Щелкина, Я. К.Трошина, Л. Н.Хитрина, Л. И.Седова, К. П.Станвковича и многих других , а также зарубежных исследователей Е. Гвгонио, В. Деринга, Б. Львиса, Г. Эльбе, Р. Куранта, Г. Тейлора, Н. Мансона, Ф. Вильямса и других в области механики и физики взрыва послужили основой для выполне ния работ прикладного характера, посвященных проблеме борьбы со взрывами газа и пыли в угольных шахтах. Широко известны работы В. В.Адушкина, А. М.Быкова, Ф. М.Гель фанда, В. И.Гудкова, А. А.Турина, Н. Д.Зрелого, Б. Ф.Кирина, Б. Н.Кутузова, В. И.Мамаева, Махина, А. В.Мишуева, М. И.Нецепляева, Е. И.Онтина, П. М.Петрухина, В. М.Плотникова, В. С.Сергеева, Стрельчука, А. Н.Ханукаева, А. М.Чеховских, Ю. А.Юрманова и других ученых, выполнивших ряд экспериментальных и теоретических исследований, посвященных предупреждение и локализации взрывов газа и пыли в шахтах. Теоретически ,,9 и экспериментально ,0,1 установлено, что при взрыве любой горючей смеси, в том числе и метанопылевоздушной, происходит скачкообразное изменение сос тояния среды, по которой распространяется ударная волна Ударная волна является особым видом возмущения, порождаемого зоной химической реакции фронтом пламени, и представляет собой область сжатия среды с резким скачком давления, плотности и температуры, перемещающаяся со сверхзвуковой скоростью , . При этом оценку динамического действия взрыва обычно производят по основным параметрам ударной волны, т. Параметры ударной волны или равносильно этому параметры взрыва, как известно 9, зависят от процесса горения. Стадия воспламенения горючей смеси является подготовитель ным этапом и предшествует горению. В период воспламенения происходит относительно медленное окисление компонентов смеси, сопровождаемое возникновением экзотермической реакции. По мере накопления тепла экзотермическая реакция в горючей смеси ускоряется и процесс скачкообразно перехо дит в стадию собственно горения. Дефлаграция характеризуется наличием узкой зоны химической реакции, которая разграничивает исходные компоненты и продукты реакции. При этом скорость распространения пламени относительно исходных компонентов постоянная и меньше скорости звука. Определяющую роль в процессе дефлаграционного горения смеси играет химическая кинетика реакции, теплопроводность и диффузия , ,9. Детонация характеризуется постоянством скорости распространения химической реакции и сформированной ударной водны. Комп леке ударной волны и фронта пламени распространяется по реагирующей смеси со сверхзвуковой, вполне определенной скоростью,зависящей от термодинамических характеристик исходной горючей смеси ,0. Установлено 9, что между дефлаграцией и детонацией существует широкий диапазон скоростей распространения пламени, которые не подчиняются отмеченным выше закономерностям. Однако характерной особенностью любой из промежуточных скоростей распро странения пламени является наличие ударной волны, движущейся впереди пламени. Такой процесс распространения взрыва принято называть нестационарным двойным разрывом ПО. Любой нестационарный двойной разрыв является нестабильным процессом и в зависимости от конкретных условий он переходит в дефлаграционный или в детонационный режимы горения. В дальнейшем для удобства нестационарный двойной разрыв условимся называть взрывное горение.