高壓瓦斯泄放自燃實驗研究.pdf

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

2、少。由此,亟待開展這一領(lǐng)域的研究,為預防天然氣(瓦斯)泄漏自燃而帶來的嚴重災害提供理論依據(jù)和技術(shù)指導。
　　本論文以此為工程背景,根據(jù)相似原理,自主設(shè)計和搭建高壓瓦斯泄放自燃實驗平臺,采用爆破片來實現(xiàn)高壓瓦斯快速泄放過程,由高壓瓦斯通過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現(xiàn)象來模擬高壓瓦斯泄放自燃。實驗系統(tǒng)主要包括高壓瓦斯泄放自燃實驗裝置和數(shù)據(jù)采集與測量系統(tǒng)兩部分組成。
　　本文采用理論分析和實驗研究相結(jié)合的

3、方法。首先分析了激波產(chǎn)生和傳播過程,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,通過上述關(guān)系式得出激波掠過介質(zhì)后其壓強、溫度的突躍情況,并分析了激波超壓、傳播速度與泄放初始壓力之間的相互關(guān)系,為高壓瓦斯泄放自燃實驗研究的開展提供理論依據(jù)。其次,實驗研究了高壓瓦斯泄放過程中引發(fā)的自燃現(xiàn)象,并對瓦斯自燃時管口噴射火焰的傳播規(guī)律進行了研究;研究了泄放初壓的大小、下游釋放管道的長度對高壓瓦斯

4、泄放自燃的影響規(guī)律,并對不同工況下,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行了對比分析。
　　實驗得到,在一定泄放條件下,高壓瓦斯泄放過程會引發(fā)自燃現(xiàn)象;泄放初壓越大,誘導產(chǎn)生的激波強度越大,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;下游釋放管道長度較短時,瓦斯的自燃現(xiàn)象不容易發(fā)生,只有增大泄放初始壓力,瓦斯自燃才有可能發(fā)生;當增長下游釋放管道長度時,瓦斯引發(fā)自燃所需的初始壓力會相應的下降,說明了管道長度的增加,