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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
煤粉爆炸宏细观四阶段反应机理
  • 作者

    聂百胜张豪宫婕彭超杨龙龙颜宏伟何学秋

  • 单位

    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北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室中国矿业大学(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中国劳动关系学院安全工程学院聊城大学建筑工程学院北京科技大学土木与资源工程学院

  • 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

  • 基金项目(Foundation)
    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);煤与煤层气共采国家重点实验室开放基金项目(2022KF02);重庆市研究生科研创新项目(CYB23030);
  • 文章目录
    1 煤粉爆炸宏观特性及微观机理研究现状
    1.1 煤粉爆炸宏观特性及传播规律
    1.2 煤粉爆炸微观反应机理
    2 煤粉爆炸四阶段反应机理
    2.1 煤粉点火热激发阶段
    2.2 气-固-液三相耦合反应阶段
    2.3 煤粒间能量传导连锁反应阶段
    2.4 反应结束阶段
    3 结论及展望
    1)煤粉热激发阶段:
    2)气-固-液三相耦合反应阶段:
    3)煤粒间能量传导连锁反应阶段:
    4)反应结束阶段:
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