煤粉爆炸宏细观四阶段反应机理
聂百胜1
张豪2
宫婕3
彭超4
杨龙龙5
颜宏伟6
何学秋7
1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室资源与安全学院,重庆 400044;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京 100081;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室应急管理与安全工程学院,北京 1000832.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室资源与安全学院,重庆 4000443.中国劳动关系学院安全工程学院,北京 1000484.聊城大学建筑工程学院,山东聊城 2520005.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京 1000816.中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室应急管理与安全工程学院,北京 1000837.中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室应急管理与安全工程学院,北京 100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083
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.
关键词：煤粉爆炸爆炸反应机理宏观特性微观机理气-固-液三相耦合
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学)开放课题资助项目(KFJJ23-01M)国家重点实验室开放基金(2022KF02)重庆市研究生科研创新项目(CYB23030)
论文发表日期：2023-11-30
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：17( 1129-1145 )
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