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第 32 卷第 10 期 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2013 年 10 月
Vol.32
No.10 Journal of Liaoning Technical University(Natural Science)
Oct. 2013
收稿日期:2013-04-22
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51274205)
作者简介:吴 兵(1967-),男,山西 阳泉人,博士,教授,主要从事矿井通风防灭火、瓦斯防治以及计算机应用等方面的研究. 本文编校:张 凡
文章编号:1008-0562(2013)10-1305-05 doi:10.3969/j.issn.1008-0562.2013.10.002
混合气体爆炸四方图原理及其应用
吴 兵
1,2
,雷柏伟
1
,彭 燕
1
,周 瑶
1
(1.中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京 100083;2.煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083)
摘 要:为分析矿井火区内混合气体爆炸危险性及其变化趋势,介绍混合气体爆炸分析新方法——爆炸四方图.
基于 Ellicott 爆炸四方图思想,重新设计爆炸四方图算法,对第二象限与第三象限进行重新划分,将不同时间下
的火区气体分析结果都统一到同一个固定四边形区域中,从而在爆炸四方图上对气体组份进行连续分析,使其更
有助于制定矿井火灾救灾方案.运用爆炸四方图软件分析了现场矿井火灾救灾过程中的实测数据.研究结果表明:
使用爆炸四方图不仅可以有效对多种可燃气体与多种惰气的混合气体进行爆炸危险性判断,还可以清晰地分析矿
井火区爆炸危险性的变化趋势.
关键词:矿井火灾;混合可燃气体;惰性气体;爆炸危险性;爆炸三角形;爆炸四方图;连续分析;趋势分析
中图分类号:TD 7 文献标志码:A
Principles of mixed gas explosion quartet figure and its application
WU Bing
1,2
, LEI Baiwei
1
, PENG Yan
1
, ZHOU Yao
1
(1.Faculty of Resources and Safety Engineering, China University of Mining and Technology(Beijing),
Beijing 100083,China;2.State Key Laboratory of Coal Resources and Safety Mining,Beijing 100083,China)
Abstract: In order to analyze mixed gas explosion risk and its change trend in mine fire zone, the paper introduced a
new method of mixed gas explosion analysis - explosion quartet figure. It designed the algorithm of explosion
quartet figure based on the idea of Ellicott explosion quartet figure and divided the second quadrant and third
quadrant newly. And then it unified the gas analysis results of fire zone under different time into the same fixed
quadrilateral area, thus it can do continuous analysis of gas composition in the explosion quartet figure, which makes
it more conducive to mine fire disaster relief decision. The paper used the software of explosion quartet figure to
analyze the measured data in the process of mine fire disaster relief. The result shows that using explosive quartet
figure can not only effectively do explosion risk judgment of mixed gas of a variety of combustible gases and inert
gases, but also can clearly analyze the change trend of explosion risk in mine fire zone.
Key words: mine fire; mixed inflammable gases; inert gas; explosion hazard; explosion triangle; explosion
quartet figure; continuous analysis; trend analysis
0 引 言
火灾是中国煤矿安全生产中的主要灾害之一
[1]
.
发生火灾后,矿井火区内会存在多种可燃气体与惰
性气体,其中,最主要的可燃气体
[2]
是 CH
4
、H
2
、
CO,而惰性气体是因为灭火需要人为注入的,主要
是 N
2
和 CO
2
.N
2
和 CO
2
都能够对火区灭火及抑爆起
到较好的效果
[3-5]
,且各有特点,N
2
化学性质稳定,
密度与空气相近,易与火区气体均匀混合,注氮能
够降低火区内空气中 O
2
和可燃气体的相对摩尔浓
度;CO
2
密度较大,适合对低标高巷道底部的着火
带进行灭火,对封闭火区注入液态 CO
2
也是一种有
效冷却炽热烟流和着火带的方法.因此,在实际灭火
过程中会使用 N
2
与 CO
2
的混合气体进行矿井火灾
救灾.对含有混合复杂气体的矿井火区进行灭火救
灾时,如果外界环境发生变化(如漏风、瓦斯涌出
等)或者火灾救灾措施过程中实施不当(如注惰灭
火)就会引发可燃气体爆炸事故,造成事故的扩大
[6]
.因此,开展火区内混合气体的爆炸趋势分析研究
对避免瓦斯爆炸,制定恰当的火灾救灾、火区启封
措施具有重要意义.
国内研究人员针对矿井火区爆炸危险性进行
了大量研究
[7-11]
,由于不同的可燃气体爆炸极限不
同以及不同惰气抑爆能力的差异,导致科瓦德爆炸