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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
爆炸冲击波作用下立井防爆门及风机叶片动态响应特性
  • 73
  • 作者

    张学博高建良任镜璋

  • 单位

    河南理工大学安全科学与工程学院河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室煤炭安全生产河南省协同创新中心

  • 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回风顺槽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值逐渐增大。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。研究成果对提升矿井主要通风机的抗灾能力,减少爆炸灾害发生时造成的人员生命和财产损失有着重要的意义。
  • 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

  • 文章目录
    1 瓦斯爆炸实验及数值模型验证
    1.1风井-风机-防爆门爆炸传播实验
    1.2瓦斯爆炸传播数学模型确定
    2 冲击波作用下立井防爆门及风机叶片动态响应特性
    2.1爆炸冲击波与防爆门/风机间的动力作用机制
    2.2防爆门对冲击波的响应特性
    2.3风机叶片对冲击波的响应特性
    2.3.1 叶片上超压分布特征
    2.3.2 叶片根部弯矩演化规律
    2.4防爆门不同开启条件下泄压效果分析
    2.4.1防爆门运动方程
    2.4.2不同工况下开启泄压效果分析
    2.4.3配重对防爆门开启泄压效果的影响机理探讨
    3 结论
相关问题

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