氮气与二氧化碳抑制煤矿瓦斯爆炸机理对比分析

"本文探讨了煤矿巷道内氮气(N2)和二氧化碳(CO2)作为惰性气体抑制瓦斯爆炸的机理特性。通过使用包含53种组分和325个反应的详细化学反应机理，研究人员利用CHEMKIN 3.7的PREMIX程序包建立了巷道瓦斯爆炸的数学模型。通过数值计算，对比了N2和CO2在瓦斯爆炸过程中对反应物、自由基、有害气体浓度（如CO和NO）以及甲烷消耗速率的影响，揭示了两种气体在抑制瓦斯爆炸方面的差异。结果显示，在相同体积分数下，CO2比N2更能有效降低活化中心浓度和有害气体CO、NO的生成，从而在抑制瓦斯爆炸效果上优于N2。该研究对于理解瓦斯爆炸抑制机制及提高煤矿安全具有重要意义。" 文章详细介绍了煤矿巷道内瓦斯爆炸的抑制方法，特别是使用氮气和二氧化碳这两种惰性气体的机理。瓦斯爆炸是煤矿安全的重大威胁，其发生是甲烷与空气中氧气在特定条件下剧烈氧化的结果。为了预防和控制这类事故，科学家们深入研究瓦斯爆炸的机理，并探索有效抑制手段。 本研究采用了先进的化学动力学计算工具，通过建立数学模型模拟巷道内的瓦斯爆炸过程。模型考虑了复杂的化学反应网络，包含53种不同的化学组分和325个反应步骤。通过数值计算，研究人员比较了N2和CO2对爆炸过程的影响，包括它们如何改变反应物浓度、自由基水平，以及爆炸后产生的有害气体（如一氧化碳CO和一氧化氮NO）的浓度。这些有害气体是爆炸后的产物，也是造成灾害的重要因素。 结果显示，在相同的体积分数下，CO2表现出更强的抑制效果。它能更有效地降低反应体系中的活化中心浓度，同时显著减少CO和NO的生成。这表明，CO2在抑制瓦斯爆炸中可能比N2更为有效。这一发现对于优化煤矿安全措施，选择更适合的惰性气体进行瓦斯爆炸抑制具有重要指导价值。 这项研究不仅增加了我们对瓦斯爆炸抑制机理的理解，也为煤矿安全提供了理论支持。通过充注CO2来防止瓦斯爆炸，可能成为一种更加高效的防护策略，有助于减少煤矿事故，保障矿工的生命安全，同时也对我国煤炭产业的可持续发展起到积极作用。