專利名稱：判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止火災(zāi)或爆炸領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)煤礦井下瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)的機(jī)理進(jìn)行判定的一種方法。
背景技術(shù)：
煤礦安全事故統(tǒng)計(jì)資料表明，煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)，繼而引起多次瓦斯爆炸和火災(zāi)的連續(xù)重大惡性事故近年來(lái)時(shí)有發(fā)生。這種繼發(fā)擴(kuò)大性的災(zāi)害事故會(huì)造成更大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。截止目前為止，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有查閱到對(duì)該此類事故發(fā)生機(jī)理進(jìn)行研究文獻(xiàn)資料。鑒于此類事故的重大破壞性和對(duì)社會(huì)所造成的嚴(yán)重影響，且目前國(guó)內(nèi)幾乎還沒(méi)有人對(duì)該類事故的機(jī)理進(jìn)行分析研究。為此，本專利設(shè)計(jì)出一種方法對(duì)煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)的機(jī)理進(jìn)行分析判定。因此急需一種針對(duì)煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)的機(jī)理來(lái)防治該類事故的發(fā)生的方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種針對(duì)煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)的機(jī)理來(lái)防治該類事故的發(fā)生的方法。為防治該類事故的發(fā)生提供技術(shù)支持和參考依據(jù)， 最終達(dá)到減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的目的。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，包括以下步驟步驟1 分析煤礦瓦斯爆炸的熱環(huán)境；步驟2 對(duì)煤礦井下可燃物進(jìn)行快速熱裂解實(shí)驗(yàn)，并對(duì)熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析；步驟3 結(jié)合瓦斯爆炸的熱環(huán)境和熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析并得出的結(jié)論，通過(guò)燃燒充分必要條件對(duì)可燃物的著火燃燒條件進(jìn)行判定。進(jìn)一步，所述步驟1中的分析煤礦瓦斯爆炸的熱環(huán)境包括以下步驟步驟11 通過(guò)真實(shí)巷道或者爆炸實(shí)驗(yàn)管道的瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量和確定煤礦瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫火焰波；步驟12 通過(guò)流體模擬軟件FLUENT來(lái)進(jìn)行數(shù)值模擬瓦斯爆炸后的一段時(shí)間內(nèi)爆源臨近區(qū)域的動(dòng)態(tài)較高溫?zé)岘h(huán)境，并與爆炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)溫度數(shù)值進(jìn)行對(duì)比確定；進(jìn)一步，所述步驟2中對(duì)可燃物的熱解產(chǎn)物進(jìn)行工業(yè)分析和元素分析，包括以下步驟步驟21 將煤礦井下可燃物的實(shí)驗(yàn)樣品處理成粒徑約0. 5 Imm左右的小顆粒；步驟22 將實(shí)驗(yàn)樣品裝入金屬箔片并包緊壓實(shí)，將裝有樣品的金屬箔片放入加熱石英管，并將該石英管放入居里點(diǎn)快速熱裂解儀的加熱處，將居里點(diǎn)快速熱裂解儀和氣象色譜儀連接并通載氣；
步驟23 選取居里點(diǎn)快速熱裂解儀模擬瓦斯爆炸情形下的熱解環(huán)境，并進(jìn)行熱裂解實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定，設(shè)定居里點(diǎn)快速熱裂解儀的加熱溫度和持續(xù)加熱時(shí)間，進(jìn)行加熱；步驟M 加熱結(jié)束后對(duì)氣象色譜儀所采集到的氣體進(jìn)行色譜分析，通過(guò)電腦對(duì)氣體進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；步驟25 對(duì)可燃物的熱裂解實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行氣相色譜分析，在電腦中打開色譜圖分析軟件系統(tǒng)，采集實(shí)驗(yàn)樣品的熱裂解數(shù)據(jù)，對(duì)色譜圖進(jìn)行分析處理，分析所得數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；步驟沈得出可燃物在瓦斯爆炸情形下的析出產(chǎn)物規(guī)律；進(jìn)一步，所述可燃物包括不同變質(zhì)程度的煤、礦用支護(hù)木材、阻燃膠帶中的一種或多種；進(jìn)一步，所述可燃物的析出產(chǎn)物包括不同變質(zhì)程度的煤的熱裂解氣體產(chǎn)物、阻燃膠帶析出的氣體產(chǎn)物、年輕無(wú)煙煤熱裂解產(chǎn)物、支護(hù)木材熱裂解產(chǎn)物；進(jìn)一步，所述步驟3中對(duì)熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析包括對(duì)瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和數(shù)值模擬，以及對(duì)不同初始體積和濃度的瓦斯爆炸后爆源臨近區(qū)域的熱環(huán)境進(jìn)行分析和研究，得出不同初始體積和濃度的瓦斯爆炸后爆源臨近區(qū)域的熱環(huán)境的動(dòng)態(tài)時(shí)空變化規(guī)律，具體包括以下步驟步驟31 對(duì)瓦斯爆炸后瞬間爆源鄰近區(qū)域不同距離點(diǎn)的空氣溫度進(jìn)行分析和研究；步驟32 將此研究得出的溫度分布作為爆炸后的瞬間的一種初始狀態(tài)，結(jié)合初始、邊界條件，應(yīng)用CFD流體計(jì)算模擬軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算；步驟33 得出在此初始溫度分布情形下，巷道內(nèi)溫度在此后的一段時(shí)間內(nèi)的時(shí)空變化規(guī)律；進(jìn)一步，所述煤在瓦斯爆炸條件下的著火燃燒判定包括可燃物混合氣體的著火溫度、可燃物混合氣體燃燒所需要的最低助燃樣濃度、可燃物混合氣體燃燒所需要滿足的燃燒濃度極限、可燃物混合氣體的著火感應(yīng)期；進(jìn)一步，所述步驟2中可燃物的快速熱裂解采用居里點(diǎn)快速熱裂解儀進(jìn)行。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用居里點(diǎn)快速熱裂解儀對(duì)煤礦井下主要可燃物(不同變質(zhì)程度的煤、礦用支護(hù)木材、阻燃膠帶)進(jìn)行不同熱作用持續(xù)時(shí)間、不同溫度下的快速熱裂解實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合氣相色譜儀進(jìn)行熱裂解析出產(chǎn)物的色譜分析。由于居里點(diǎn)快速熱裂解儀具備設(shè)置到滿足瓦斯爆炸特殊熱環(huán)境(快速的升溫速率、高溫等)的特點(diǎn)，所以煤礦井下主要可燃物(不同變質(zhì)程度的煤、礦用支護(hù)木材、阻燃膠帶)在居里點(diǎn)快速熱裂解實(shí)驗(yàn)中得出的產(chǎn)物結(jié)果就可被視為是這些可燃物在煤礦井下瓦斯爆炸特殊熱環(huán)境下所析出的產(chǎn)物。通過(guò)對(duì)這些特征產(chǎn)物的分析，結(jié)合瓦斯爆炸特殊環(huán)境的研究成果、以及燃燒學(xué)基礎(chǔ)理論就可對(duì)這些可燃物是否在瓦斯爆炸情形下被點(diǎn)燃進(jìn)行判定。從而得出一種可對(duì)煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)的機(jī)理進(jìn)行判定的方法。通過(guò)本發(fā)明的研發(fā)，可為防治該類事故的發(fā)生提供技術(shù)支持和參考依據(jù)，最終達(dá)到減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的目的。具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中圖1為本發(fā)明提供的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法流程圖；圖2為滿足瓦斯爆炸發(fā)生后使得年輕褐煤析出氣體可能著火所對(duì)應(yīng)的不同初始體積、濃度瓦斯范圍；圖3為滿足瓦斯爆炸發(fā)生后使得長(zhǎng)焰煤析出氣體可能著火所對(duì)應(yīng)的不同初始體積、濃度瓦斯范圍；圖4為滿足瓦斯爆炸發(fā)生后使得焦煤析出氣體可能著火所對(duì)應(yīng)的不同初始體積、 濃度瓦斯范圍；圖5為滿足瓦斯爆炸發(fā)生后使得年輕無(wú)煙煤析出氣體可能著火所對(duì)應(yīng)的不同初始體積、濃度瓦斯范圍；圖6為滿足瓦斯爆炸發(fā)生后使得支護(hù)木材析出氣體可能著火所對(duì)應(yīng)的不同初始體積、濃度瓦斯范圍；圖7為滿足瓦斯爆炸發(fā)生后使得阻燃膠帶析出氣體可能著火所對(duì)應(yīng)的不同初始體積、濃度瓦斯范圍。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1為本發(fā)明提供的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法流程圖，如圖所示本發(fā)明提供的一種判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，步驟1 分析煤礦瓦斯爆炸的熱環(huán)境；具體包括以下步驟步驟11 對(duì)于煤礦瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫火焰波，通過(guò)真實(shí)巷道或者爆炸實(shí)驗(yàn)管道的瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量和確定；步驟12 對(duì)于瓦斯爆炸后的一段時(shí)間內(nèi)爆源臨近區(qū)域的動(dòng)態(tài)較高溫?zé)岘h(huán)境，通過(guò)流體模擬軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬，以及和爆炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得實(shí)驗(yàn)溫度數(shù)值進(jìn)行對(duì)比確定。步驟2 對(duì)煤礦井下可燃物進(jìn)行快速熱裂解實(shí)驗(yàn)，并對(duì)熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析；首先對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品(不同變質(zhì)程度的煤、支護(hù)木擦、阻燃膠帶)進(jìn)行元素分析、工業(yè)分析， 將實(shí)驗(yàn)樣品處理成粒徑約0. 5 Imm左右的小顆粒；然后將實(shí)驗(yàn)樣品裝入金屬箔片并包緊壓實(shí)，將裝有樣品的金屬箔片放入加熱石英管，并將該石英管放入居里點(diǎn)快速熱裂解儀的加熱處；將居里點(diǎn)快速熱裂解儀和氣象色譜儀連接并通載氣；設(shè)定居里點(diǎn)快速熱裂解儀的加熱溫度(從573 1313K)和持續(xù)加熱時(shí)間(lS、2SjS、10S)，進(jìn)行加熱；加熱結(jié)束后對(duì)氣象色譜儀所采集到的氣體進(jìn)行色譜分析；通過(guò)電腦對(duì)氣體進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；對(duì)可燃物的熱裂解實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行氣相色譜分析，在電腦中打開色譜圖分析軟件系統(tǒng)，采集實(shí)驗(yàn)樣品的熱裂解數(shù)據(jù)，對(duì)色譜圖進(jìn)行分析處理，分析所得數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；最后得出可燃物在瓦斯爆炸情形下的析出產(chǎn)物規(guī)律。步驟2中可燃物的熱解產(chǎn)物分析包括以下步驟步驟21 煤礦井下可燃物的工業(yè)分析和元素分析，工業(yè)分析應(yīng)用于工業(yè)方面的分析。包括化學(xué)分析和儀器分析。主要用以檢驗(yàn)原料和成品的規(guī)格和純度，并確定它們是否符合于有關(guān)工業(yè)方面的要求。本專利中主要是對(duì)煤樣、支護(hù)木材、阻燃膠帶的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等四種組分的測(cè)定。元素分析本專利中主要是對(duì)煤樣、支護(hù)木材、阻燃膠帶的碳、氫、氧、氮、硫等五種元素含量進(jìn)行的測(cè)定。步驟22 煤礦井下可燃物的試驗(yàn)樣品制備，將從煤礦現(xiàn)場(chǎng)采集的煤樣、支護(hù)木材、阻燃膠帶樣品磨細(xì)成粒徑在0. 5 Imm的小顆粒。將處理好的樣品顆粒放入選取好的金屬箔片，對(duì)裝有樣品的箔片進(jìn)行壓實(shí)處理。步驟23 選取居里點(diǎn)快速熱裂解儀模擬瓦斯爆炸情形下的熱解環(huán)境，并進(jìn)行熱裂解實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定，居里點(diǎn)也稱居里溫度或磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)，是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度，即鐵電體從鐵電相轉(zhuǎn)變成順電相的相變溫度。不同的合金具有不同的居里點(diǎn)。為此， 根據(jù)爆炸熱環(huán)境的分析進(jìn)行居里點(diǎn)的確定。步驟M 將煤礦井下可燃物的實(shí)驗(yàn)樣品裝入居里點(diǎn)快速熱裂解儀，進(jìn)行設(shè)定條件下的快速裂解實(shí)驗(yàn)，設(shè)定條件包括溫度和熱作用時(shí)間。根據(jù)對(duì)爆炸熱環(huán)境的分析，選取不同的金屬箔片來(lái)對(duì)進(jìn)行不同居里點(diǎn)溫度的快速熱裂解實(shí)驗(yàn)。熱作用持續(xù)時(shí)間通過(guò)根據(jù)瓦斯爆炸火焰波的持續(xù)時(shí)間和動(dòng)態(tài)熱環(huán)境對(duì)某一處的熱作用持續(xù)時(shí)間進(jìn)行確定。步驟25 對(duì)可燃物的熱裂解實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行氣相色譜分析，在電腦中打開色譜圖分析軟件系統(tǒng)，采集實(shí)驗(yàn)樣品的熱裂解數(shù)據(jù)，對(duì)色譜圖進(jìn)行分析處理，分析所得數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。步驟沈得出可燃物在瓦斯爆炸情形下的析出產(chǎn)物規(guī)律?？扇嘉锏奈龀霎a(chǎn)物規(guī)律具體如下(1)氣體主要分析了不同變質(zhì)程度的煤的熱裂解氣體產(chǎn)物主要包括CH4、C2H4、C2H6、 C3H6、C3H8、C4、C5、C0、C02，還有焦油、焦炭；支護(hù)木材的熱裂解氣體主要有CH4、C2H4、C2H6、C3H6、 H2、C4、C5、C0、C02，和煤相比少了 C3H8，多了 H2 ；阻燃膠帶的熱裂解氣體主要有CH4、C2H4、C2H6、 (2!12、(3!16、(3!18、0)2、!0^，和煤相比多了 HCL、和木材相比多了 C3H8、HCL，少了 H2。(2)阻燃膠帶析出的總氣體最多，主要因?yàn)槠溆写罅康腍CL氣體析出所致。支護(hù)木材的總析出氣體次之，923K之前和年輕褐煤的產(chǎn)量很接近，之后變加速增多，主要是此階段支護(hù)木材析出了大量的CO氣體。煤階對(duì)產(chǎn)氣的影響明顯，各煤種所析出氣體的總量隨煤階的增大而不斷的減小，年輕褐煤的產(chǎn)氣量可比年輕無(wú)煙煤的產(chǎn)氣量大2倍以上。各不同可燃物的析出總氣體均是隨溫度的升高而增大的，只是速率不同。(3)年輕無(wú)煙煤熱裂解焦炭最多，各不同煤種的熱裂解焦炭隨煤階的增加而增大， 支護(hù)木材的比各種煤的焦炭都要小，阻燃膠帶的最小。各可燃物熱裂解所得焦炭隨溫度的升高以不同的減少速率在不斷減少。(4)支護(hù)木材熱裂解焦油最多，阻燃膠帶次之。對(duì)于煤而言，熱裂解所得焦油隨煤階的增大而減少。焦油主要是熱裂解過(guò)程中出現(xiàn)的一些重?zé)N類物質(zhì)。(5)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響因素分析可知，溫度對(duì)熱裂解產(chǎn)物影響很大，壓強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響很小。對(duì)于樣品數(shù)量較少時(shí)，熱裂解持續(xù)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物的影響不明顯，如果樣品多的話則時(shí)間越長(zhǎng)產(chǎn)物的數(shù)量和種類應(yīng)當(dāng)都會(huì)越多。升溫速率對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果很重要，將可燃物緩慢加熱和瞬間加熱的產(chǎn)物析出時(shí)間、溫度、量、種類均有不同。步驟3 結(jié)合瓦斯爆炸的熱環(huán)境和熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析得出的結(jié)論，通過(guò)燃燒充分必要條件對(duì)可燃物的著火燃燒條件進(jìn)行判定。物質(zhì)燃燒必須具備可燃物(熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物)、氧化劑(瓦斯爆炸后巷道中的氧濃度)、溫度(瓦斯爆炸的熱環(huán)境)三個(gè)必要條件。只有這三個(gè)條件同時(shí)具備，才可能發(fā)生燃燒現(xiàn)象，缺少任何一個(gè)條件燃燒都不能發(fā)生。但是，并不是上述三個(gè)條件同時(shí)存在就一定會(huì)發(fā)生燃燒現(xiàn)象，還必須將這三個(gè)因素相互有機(jī)結(jié)合和作用才能發(fā)生燃燒。其中，可燃物、 氧化劑(助燃劑)、溫度(點(diǎn)火源)又稱為燃燒的三要素。作為上述實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可燃物包括不同變質(zhì)程度的煤、礦用支護(hù)木材、阻燃膠帶中的一種或多種。作為上述實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，通過(guò)瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和數(shù)值模擬技術(shù)，對(duì)不同初始體積和濃度的瓦斯爆炸后爆源臨近區(qū)域的特殊熱環(huán)境進(jìn)行分析和研究，得出了不同初始體積和濃度的瓦斯爆炸后爆源臨近區(qū)域的特殊熱環(huán)境的動(dòng)態(tài)時(shí)空
變化規(guī)律。首先，對(duì)瓦斯爆炸后瞬間爆源鄰近區(qū)域不同距離點(diǎn)的空氣溫度進(jìn)行分析和研究。 其次，將此研究得出的溫度分布作為爆炸后的瞬間的一種初始狀態(tài)，結(jié)合相關(guān)的其他的初始、邊界條件，應(yīng)用CFD流體計(jì)算模擬軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，進(jìn)而得出在此初始溫度分布情形下，巷道內(nèi)溫度在此后的一段時(shí)間內(nèi)的時(shí)空變化規(guī)律。通常，也把這段時(shí)間爆源臨近區(qū)域的空氣溫度分布熱環(huán)境稱為較高溫、常壓環(huán)境。瓦斯爆炸發(fā)生后伴隨有非定常、質(zhì)量和熱量傳遞等物理現(xiàn)象，對(duì)于空氣溫度時(shí)空分布的求解需要涉及到和上述現(xiàn)象有關(guān)的濃度、速度、壓強(qiáng)等物理量。為了便于解算，建立了如下二維控制方程組質(zhì)量守恒方程
權(quán)利要求
1.判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1 分析煤礦瓦斯爆炸的熱環(huán)境；步驟2 對(duì)煤礦井下可燃物進(jìn)行快速熱裂解實(shí)驗(yàn)，并對(duì)熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析； 步驟3 結(jié)合瓦斯爆炸的熱環(huán)境和熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析并得出的結(jié)論，通過(guò)燃燒充分必要條件對(duì)可燃物的著火燃燒條件進(jìn)行判定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于 所述步驟1中的分析煤礦瓦斯爆炸的熱環(huán)境包括以下步驟步驟11 通過(guò)真實(shí)巷道或者爆炸實(shí)驗(yàn)管道的瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量和確定煤礦瓦斯爆炸所產(chǎn)生的高溫火焰波；步驟12 通過(guò)流體模擬軟件FLUENT來(lái)進(jìn)行數(shù)值模擬瓦斯爆炸后的一段時(shí)間內(nèi)爆源臨近區(qū)域的動(dòng)態(tài)較高溫?zé)岘h(huán)境，并與爆炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)溫度數(shù)值進(jìn)行對(duì)比確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于 所述步驟2中對(duì)可燃物的熱解產(chǎn)物進(jìn)行工業(yè)分析和元素分析，包括以下步驟步驟21 將煤礦井下可燃物的實(shí)驗(yàn)樣品處理成粒徑約0. 5 Imm左右的小顆粒； 步驟22:將實(shí)驗(yàn)樣品裝入金屬箔片并包緊壓實(shí)，將裝有樣品的金屬箔片放入加熱石英管，并將該石英管放入居里點(diǎn)快速熱裂解儀的加熱處，將居里點(diǎn)快速熱裂解儀和氣象色譜儀連接并通載氣；步驟23 選取居里點(diǎn)快速熱裂解儀模擬瓦斯爆炸情形下的熱解環(huán)境，并進(jìn)行熱裂解實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定，設(shè)定居里點(diǎn)快速熱裂解儀的加熱溫度和持續(xù)加熱時(shí)間，進(jìn)行加熱；步驟M 加熱結(jié)束后對(duì)氣象色譜儀所采集到的氣體進(jìn)行色譜分析，通過(guò)電腦對(duì)氣體進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；步驟25 對(duì)可燃物的熱裂解實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行氣相色譜分析，在電腦中打開色譜圖分析軟件系統(tǒng)，采集實(shí)驗(yàn)樣品的熱裂解數(shù)據(jù)，對(duì)色譜圖進(jìn)行分析處理，分析所得數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；步驟沈得出可燃物在瓦斯爆炸情形下的析出產(chǎn)物規(guī)律。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于 所述可燃物包括不同變質(zhì)程度的煤、礦用支護(hù)木材、阻燃膠帶中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于 所述可燃物的析出產(chǎn)物包括不同變質(zhì)程度的煤的熱裂解氣體產(chǎn)物、阻燃膠帶析出的氣體產(chǎn)物、年輕無(wú)煙煤熱裂解產(chǎn)物、支護(hù)木材熱裂解產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于 所述步驟3中對(duì)熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析包括對(duì)瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和數(shù)值模擬，以及對(duì)不同初始體積和濃度的瓦斯爆炸后爆源臨近區(qū)域的熱環(huán)境進(jìn)行分析和研究，得出不同初始體積和濃度的瓦斯爆炸后爆源臨近區(qū)域的熱環(huán)境的動(dòng)態(tài)時(shí)空變化規(guī)律，具體包括以下步驟步驟31 對(duì)瓦斯爆炸后瞬間爆源鄰近區(qū)域不同距離點(diǎn)的空氣溫度進(jìn)行分析和研究； 步驟32 將此研究得出的溫度分布作為爆炸后的瞬間的一種初始狀態(tài)，結(jié)合初始、邊界條件，應(yīng)用CFD流體計(jì)算模擬軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算；步驟33 得出在此初始溫度分布情形下，巷道內(nèi)溫度在此后的一段時(shí)間內(nèi)的時(shí)空變化規(guī)律。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于 所述煤在瓦斯爆炸條件下的著火燃燒判定包括可燃物混合氣體的著火溫度、可燃物混合氣體燃燒所需要的最低助燃樣濃度、可燃物混合氣體燃燒所需要滿足的燃燒濃度極限、可燃物混合氣體的著火感應(yīng)期。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，其特征在于 所述步驟2中可燃物的快速熱裂解采用居里點(diǎn)快速熱裂解儀進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種判定煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)機(jī)理的方法，涉及一種對(duì)煤礦井下瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)的機(jī)理進(jìn)行判定方法，包括首先分析煤礦瓦斯爆炸的熱環(huán)境；然后將煤礦井下的主要可燃物加入到居里點(diǎn)快速熱裂解儀中，對(duì)煤礦井下可燃物進(jìn)行快速熱裂解實(shí)驗(yàn)，并對(duì)熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析；最后結(jié)合瓦斯爆炸的熱環(huán)境和熱裂解實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行分析得出的結(jié)論，通過(guò)燃燒充分必要條件對(duì)可燃物的著火燃燒條件進(jìn)行判定；從而得出一種可對(duì)煤礦瓦斯爆炸誘發(fā)次生火災(zāi)的機(jī)理進(jìn)行判定的方法，可為煤礦井下發(fā)生瓦斯爆炸后防治次生火災(zāi)的發(fā)生提供技術(shù)支持，最終達(dá)到減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的目的，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)G01N30/88GK102287232SQ20111019626
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者唐韓英, 崔俊飛, 張慶華, 李向東, 楊守國(guó), 梁軍, 段玉龍, 覃木廣, 鄧敢搏, 韓文驥, 馬國(guó)龍 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院