爆炸冲击波作用下立井防爆门及风机叶片动态响应特性
张学博1
高建良1
任镜璋2
1.河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作 454003;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室,河南 焦作 454003;煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南 焦作 4540032.河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作 454003
摘要：研究爆炸冲击波作用下立井防爆门及风机叶片动态响应特性,保证主要通风机连续、安全、可靠运转对保障矿井安全生产意义重大.根据相似理论设计搭建了小尺寸风井-风机-防爆门爆炸传播实验系统,开展了瓦斯爆炸冲击波传播实验,通过实验结果与数值模拟结果对比,验证了瓦斯爆炸冲击波传播数学模型的可靠性;利用分段接力模拟方法结合编写的描述防爆门运动过程udf代码,模拟了羊场湾矿Ⅱ020611回风巷掘进工作面发生瓦斯爆炸时冲击波传播过程,研究了冲击波作用下立井防爆门及风机叶片动态响应特性.研究表明:①冲击波作用下,初期防爆门上远风硐侧超压高于近风硐侧,而后出现高超压区由远风硐侧向近风硐侧移动现象,在超压未达到最大值之前防爆门上超压已分布均匀.②受冲击载荷作用,沿叶片径向方向出现不同的高压区,沿叶片的轴向方向,由叶片边缘向叶片中央超压逐渐增大.冲击波作用下叶片根部弯矩骤然增加至最高值又迅速降低,瓦斯爆炸当量越大,衰减越快.冲击波超压对叶片根部产生弯矩最大值与瓦斯爆炸当量呈对数关系.③对于叶片根部弯矩峰值,防爆门关闭时最大,防爆门被动开启次之,防爆门主动开启时最小.防爆门被动开启时,瓦斯爆炸当量越大,防爆门开启后泄压效果越差,配重对防爆门开启后泄压效果影响有限;相比于被动开启,防爆门主动提前开启可大幅度提高风机处的泄压效果,提高风机在灾变条件下的生存能力.
关键词：爆炸冲击波立井防爆门风机叶片叶片根部弯矩泄压效果
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52274186)国家自然科学基金(52274187)国家自然科学基金(52074106)
论文发表日期：2024-11-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 4508-4519 )
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