礦用救生艙工作環(huán)境及艙體隔熱抗爆性能問題研究.pdf

1、我國煤礦事故率高,近年來煤礦事故頻發(fā),造成大量的人員傷亡和財產損失。國家高度重視,規(guī)定近期內所有煤礦必須配備避難硐室、救生艙等緊急避險設備,全面提高我國煤礦安全技術水平。目前,我國礦用救生艙的研發(fā)正處于起步階段,此方面的研究和資料較少,尚未形成救生艙行業(yè)標準。同時由于進行真實巷道爆炸實驗比較困難,且爆炸實驗成本很高,國內部分礦用救生艙借鑒國外產品,而我國與國外的防護要求有很大不同,導致可移植性很差。自主研發(fā)缺乏相應的理論支撐,使得救生艙

2、建造成本過高,實用性差,不利于救生艙的普及。所以要開發(fā)出既安全又經濟的救生艙,必須在弄清楚救生艙工作環(huán)境的基礎上,從理論著手,形成一套完善的礦用救生艙的設計方法。
　　本文利用理論分析、數(shù)值模擬、實驗分析三種方法對煤礦巷道內瓦斯爆炸環(huán)境進行了研究,得到了爆炸瞬間巷道內超壓、溫度的分布規(guī)律和爆炸后巷道內溫度隨時間的變化規(guī)律,并進一步應用于救生艙隔熱性能和抗爆性能的研究,為救生艙的設計與優(yōu)化提供了借鑒。
　　首先,本文通過理論分

3、析和 Fluent數(shù)值模擬兩種方法對瓦斯爆炸傳播過程進行了研究。提出了基于氣體爆炸動力學強沖擊波理論計算瓦斯爆炸超壓的修正方法,計算得到爆炸瞬間巷道內超壓和溫度的分布情況,并與實驗結果進行對比分析,為進一步分析巷道內壓力與溫度的時空分布提供初始條件。
　　其次,利用MATLAB迭代求解所建立的巷道內爆炸環(huán)境熱力學方程和基于Fluent軟件的非穩(wěn)態(tài)氣固耦合換熱分析兩種方法對煤礦瓦斯爆炸后巷道內溫度變化規(guī)律進行研究,對比分析兩種方法得

4、到的結果,總結歸納出爆炸后巷道內溫度隨時間的變化規(guī)律。
　　再次,利用 Fluent軟件數(shù)值模擬了礦用救生艙在爆炸環(huán)境下的隔熱性能,分析了隔熱層厚度、巷道內放置位置以及固定方式對救生艙隔熱效果的影響,并采用隔熱實驗進行驗證。結合模擬的結果和實際現(xiàn)象,提出變隔熱能力救生艙的設想,給出具體方案并模擬了隔熱效果。
　　最后,利用ANSYS Workbench對救生艙結構進行抗爆性能分析,根據(jù)所得到的結構應力、位移等結果,不斷改進救