高温热源下地下坑道瓦斯热着火特性及临界研究

本文主要探讨了地下坑道瓦斯热着火的实验研究，这一领域的深入研究对于完善爆炸安全科学理论体系以及推动防火防爆技术与装备的研发具有至关重要的作用。研究焦点在于高温热源条件下，对瓦斯（主要指天然气或煤矿坑道中的可燃气体）与空气混合气体的热着火现象进行了细致的实验分析。 首先，实验结果显示，在高温热源的作用下，瓦斯混合气的着火模式呈现为燃烧和热爆燃两种形式。燃烧是常见的着火方式，而热爆燃则涉及到更剧烈的能量释放，可能引发更大的安全事故。这种现象表明，控制热源温度和瓦斯浓度对防止地下坑道瓦斯事故至关重要。 其次，瓦斯的引燃过程被划分为三个阶段：热裂解、快速氧化反应和加速氧化反应。热裂解是瓦斯分子在高温下分解成较小的化合物，随后进入快速和加速氧化反应阶段，氧气与分解产生的物质发生化学反应，形成火焰。这个过程揭示了瓦斯自燃点附近化学反应的动态变化。 实验还发现，瓦斯在达到自燃点之前，其化学反应速度会显著加快，这个临界温度比自燃点高出约80开尔文（K）。这意味着，即使在接近自燃条件的微小升温下，也可能触发瓦斯的热着火，因此，精确预测和控制这一温度变化区间对于预防瓦斯爆炸至关重要。 最后，研究发现温度特征曲线在瓦斯热着火过程中表现出明显的突变性质。这意味着，一旦达到特定温度阈值，瓦斯的化学反应会瞬间加速并引发着火，这为理解和预测瓦斯安全风险提供了关键线索。 这项地下坑道瓦斯热着火实验研究为我们提供了宝贵的数据和理论依据，有助于改进地下工程的安全管理策略，包括优化通风系统、提升监测设备性能以及开发更有效的防爆技术。对于所有涉及地下空间作业的行业，如矿产开采、隧道建设等，这些研究成果具有重要的实践指导意义。