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商品参数

复杂条件下瓦斯爆炸传播规律及伤害模型
	曾用价	108.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2017年06月
	开本	16
	作者	景国勋，贾智伟，程磊,等
	装帧	平装
	页数	268
	字数	340
	ISBN编码	9787030531230

内容介绍
　　本书针对复杂网络巷道受限空间条件下瓦斯爆炸冲击波、火焰波、有毒有害气体的传播规律及伤害模型问题进行研究。论述了我国瓦斯爆炸事故研究的背景及意义，统计了近年来我国发生的瓦斯爆炸事故资料，分析了瓦斯爆炸事故的危害性，阐述了瓦斯爆炸传播规律及伤害模型研究的意义。对瓦斯爆炸传播特性进行了理论分析，包括瓦斯爆炸的化学反应机理、物理特性、传播过程中的影响因素及伤害机理。通过实验、数值模拟研究瓦斯爆炸冲击波、火焰、毒气在不同类型管道内的传播规律，进一步完善了瓦斯爆炸传播机理。建立了瓦斯爆炸冲击波、火焰波、有毒有害气体伤害模型，提出瓦斯爆炸防治对策措施，为预防和控制煤矿瓦斯爆炸事故提供理论基础和科学依据。

目录
目录
前言
第*章 绪论 1
第*节 瓦斯爆炸的研究背景及意义 1
一、研究背景 1
二、研究意义 2
第二节 国内外瓦斯爆炸研究现状 3
一、瓦斯爆炸机理研究 4
二、瓦斯爆炸冲击波传播规律研究 6
三、瓦斯爆炸火焰及有毒气体传播规律研究 8
四、瓦斯爆炸数值模拟的研究 9
五、瓦斯爆炸的破坏效应和伤害研究 11
六、瓦斯爆炸应急救援技术研究 13
七、存在的问题 14
第二章 瓦斯爆炸传播特性分析 16
第*节 瓦斯爆炸化学反应机理分析 16
第二节 瓦斯爆炸过程的物理描述 17
第三节 瓦斯爆炸传播机理 18
一、瓦斯爆炸过程冲击波传播机理 18
二、瓦斯爆炸过程火焰波传播机理 44
三、瓦斯爆炸过程毒气传播机理 47
第四节 瓦斯爆炸伤害机理 52
一、瓦斯爆炸冲击波伤害机理 52
二、瓦斯爆炸火焰波的伤害机理 53
三、矿井瓦斯爆炸生成的CO损伤机理 54
第三章 复杂条件下瓦斯爆炸传播规律实验研究 56
第*节 管道内瓦斯爆炸冲击波传播规律实验研究 56
一、一般空气区瓦斯爆炸冲击波在管道拐弯情况下传播规律实验研究 56
二、一般空气区瓦斯爆炸冲击波在管道截面变化情况下传播规律实验研究 65
三、一般空气区瓦斯爆炸冲击波在管道分叉情况下传播规律实验研究 72
第二节 管道内瓦斯爆炸火焰传播规律实验研究 79
一、实验系统及设备 79
二、实验方案及步骤 82
三、实验结果记录及火焰传播速度计算 84
四、火焰传播速度变化及其规律分析 89
第三节 管道内瓦斯爆炸毒气传播规律实验研究 91
一、管道密闭瓦斯爆炸实验 91
二、实验方法与步骤 94
三、实验结果分析 96
第四章 复杂条件下瓦斯爆炸传播规律数值模拟研究 104
第*节 管道内瓦斯爆炸冲击波传播规律数值模拟研究 104
一、Fluent软件的特点及适用对象 105
二、Fluent软件的求解思路 105
三、湍流流动控制方程 106
四、管道内瓦斯爆炸的初始、边界条件 107
五、建立离散化方程 107
六、求解离散方程 107
七、冲击波传播规律数值模拟研究 108
第二节 管道内瓦斯爆炸火焰传播规律数值模拟研究 129
一、数值模型建立的基本假设 129
二、火焰传播管道模型 130
三、模型网格划分及控制方程 131
四、数值模拟结果及传播速度规律分析 131
五、基于模拟结果的火焰温度变化及规律分析 145
六、火焰传播速度的实验结果与模拟结果对比分析 148
第三节 管道内瓦斯爆炸毒气传播规律数值模拟研究 150
一、管道充填区为4m瓦斯气体的爆炸过程模拟 150
二、瓦斯爆炸毒害气体传播模拟 152
三、实验与模拟比较 161
第五章 瓦斯爆炸伤害模型研究 165
第*节 瓦斯爆炸冲击波伤害模型研究 165
一、冲击波伤害、破坏准则 165
二、爆炸波对人的直接伤害 167
三、理想化情况井下瓦斯爆炸冲击波伤害的三区划分 169
第二节 瓦斯爆炸火球热辐射伤害模型研究 174
一、建立瓦斯爆炸事故伤害及破坏模型的基本原则 175
二、瓦斯爆炸事故伤害和破坏模型建立的基本假设 177
三、爆炸火球模型 179
四、瓦斯爆炸火球伤害效应 180
第三节 瓦斯爆炸毒气伤害模型研究 183
一、爆炸毒害气体在火焰和冲击波作用下的传播 184
二、基于扩散分布理论的毒害气体扩散模型 184
三、基于能量守恒理论的毒害气体扩散模型 186
四、毒害气体无风或有风状态下沿传播方向扩散变化的理论解 190
五、毒害气体伤害准则与分区 191
第六章 瓦斯爆炸应急救援预案 196
第*节 事故应急救援体系 196
一、事故应急救援管理 196
二、事故应急救援体系的基本构成 197
三、事故应急救援体系的响应机制 203
第二节 应急救援预案基本知识 207
一、应急救援预案职能 207
二、应急救援预案编制应注意的问题 208
三、应急救援预案编制程序 211
四、应急预案编制主要内容指南 215
第三节 应急救援预案编制 219
一、矿井概况及危险程度分析 220
二、应急处置基本原则 220
三、组织机构及职责 221
四、预防与预警 223
五、事故应急处理 226
六、应急救援物资与保障 231
七、预案的维护管理 234
八、预案编制领导小组及任务 235
第四节 应急救援预案演练实例 235
一、指导思想 235
二、应急演练目的 235
三、应急演练预案 236
四、演练组织与实施 237
五、应急演练准备 237
六、应急演练的要求 240
七、应急演练具体安排 242
八、应急演练主要步骤 242
九、应急演练技术支撑及保障条件 243
十、应急演练过程 244
十一、应急演练评估项目 247
参考文献 251

在线试读
第*章 绪论
　　第*节 瓦斯爆炸的研究背景及意义
　　一、研究背景
　　在21世纪前50年内，世界能源的发展趋势仍将以化石燃料为主。随着石油、天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展，煤炭的重要性和地位还会逐渐提升。2009年我国的能源消费结构是：煤炭占77.2%，石油占9.9%，天然气占4.1%，水电、核电、风电占8.8%。2016年，我国能源消费总量低速增长，能源消费结构更趋合理，清洁能源比例继续提高，煤炭消费比例下降，非化石能源和天然气消费比例进一步提高。根据现在我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例，即使在新能源和可再生能源方面取得长足发展，得到应用，但至2050年，在我国能源消费结构中煤炭所占的比例仍然会在50%以上。由此可见煤炭依然是当今中国的主要能源，以煤炭为主体的能源结构在相当长的一段时间内不会改变，我国以煤炭为主的能源战略在短时间内也不会发生较大变化，而煤矿安全生产依然是我国经济发展的重要影响因素。
　　随着科学技术的进步及煤矿管理水平的提高及安全投入的增加和全社会对安全工作的重视，煤矿百万吨死亡率在逐年下降。虽然我国煤矿的安全状况正趋于好转，但仍然与国家、人民的期待有很大差距，还相当落后，与国际上发展中国家的水平有差距，与发达国家的先进水平相比差距更大。现在发展中的煤炭大国，如印度、南非、波兰等国家，百万吨死亡率在0.5左右，先进国家，如美国、澳大利亚，大概是0.03、0.05，我国的煤炭安全状况现在正在赶超发展中的煤炭大国，但百万吨死亡率仍是发达国家的近20倍、30倍[1]。由此可以看出，我国煤矿面临的安全形势依然严峻。
　　我国煤矿产能的95%来自井工矿，大中型煤矿平均开采深度456m，采深大于600m的矿井产量占28.5%，*深达1365m。超千米深井已超过20个，深井数量逐年增加。随着开采强度的不断加大，预计开采深度平均每年增加10～20m，煤矿相对瓦斯涌出量平均每年增加1m3/t，地应力、瓦斯压力也随之增大，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的比例逐渐增大，煤与瓦斯突出危险与冲击地压灾害耦合现象将会凸显出来[2]。
　　据统计，国有重点煤矿中，高瓦斯矿井占21.0%，煤与瓦斯突出矿井占21.3%，瓦斯矿井占57.7%。地方国有煤矿和乡镇煤矿中，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井占15%。我国煤矿具有瓦斯爆炸危险的矿井普遍存在；全国煤矿中具有瓦斯煤尘爆炸危险性的矿井占煤矿总数的60%以上，煤尘爆炸指数在45%以上的煤矿占16.3%；国有重点煤矿中具有瓦斯煤尘爆炸危险性的煤矿占87.4%，其中具有强爆炸性的占60%以上[2]。
　　在煤矿安全事故中，瓦斯爆炸是煤矿重大恶性事故之一，治理难度大而且*为严重，往往造成重大人员伤亡和财产损失。而多数重特大煤矿事故均有煤尘的参与，煤尘的参与不仅会使爆炸的威力剧烈增加，而且煤尘的不完全反应会释放出大量的毒气，从而造成更多的人员伤亡和财产损失。煤矿瓦斯爆炸等重大灾害事故的发生，不仅制约国民经济的快速发展、限制矿井生产能力，造成重大人员伤亡、财产损失和恶劣社会影响，而且严重地损害我国的国际形象。同时，爆炸事故的发生也暴露了目前在煤矿瓦斯煤尘爆炸防治方面存在的一些亟待研究和解决的重大理论和技术问题。
　　二、研究意义
　　在矿井爆炸事故中，瓦斯爆炸事故通常是瓦斯和煤尘混合爆炸，瓦斯爆炸形成的冲击波卷扬起沉积的煤尘形成煤尘云参与爆炸，其危害程度和范围要比单一瓦斯爆炸大得多，具有破坏性大和复杂性强的特点。所以瓦斯爆炸灾害长期以来一直受到国家及广大煤矿安全专家和学者的高度重视。多年来，特别是近几年国家相继出台了一系列煤矿瓦斯防治办法和技术防范措施，学者们对瓦斯爆炸的预防及控制进行了不少研究，对预防和控制瓦斯爆炸起到了一定的作用，但是瓦斯爆炸事故频发的势头仍然不能被遏制。
　　从基础理论角度来讲，研究矿井瓦斯爆炸，能够从根本上消除产生瓦斯爆炸的条件或者能够控制瓦斯爆炸的进一步传播，把灾害消灭在萌芽时期或限制在一定范围内，将破坏降到*小。从管理角度上讲，研究矿井瓦斯爆炸，及时采取防灾减灾措施消除爆炸隐患，也是减少事故发生的另一个重要途径。从基础理论方面进行研究能正确揭示复杂的矿井环境下的瓦斯爆炸机理，其研究成果将直接服务于对煤矿瓦斯爆炸事故的安全管理措施的制订，是制订防灾减灾措施的基础，国家也高度重视煤矿瓦斯灾害方面的防治技术的研究。
　　在矿井瓦斯爆炸事故中，一般是瓦斯在空气中的浓度达到爆炸极限，遇到火源引起爆炸。爆炸产生冲击波、火焰、有毒有害气体，在矿井巷道受限空间内进行传播，破坏巷道及巷道内设备设施，对人员的身体生命造成伤害。冲击波超压强度、火焰温度、有毒有害气体的浓度及传播的范围影响破坏与伤害程度的大小。因此，研究爆炸冲击波、火焰、有毒有害气体传播的规律尤显重要。
　　只有在研究了瓦斯爆炸传播规律之后，才能针对矿井具体条件采取有效防爆、抑爆措施和阻隔爆设施，预防和控制矿井瓦斯煤尘爆炸，将爆炸限定在一定范围内，减少爆炸造成的灾害与损失；才能在爆炸事故发生后，及时有效地组织救援，在其后进行的事故调查中，科学地分析与认定爆炸事故中爆源的位置、爆炸波及范围、爆炸事故发生的原因和造成的损失；才能从理论方面奠定瓦斯爆炸预防和控制新技术的研究基础，有助于研制出安全可靠的阻隔爆设施与性能稳定的避灾抗灾设施。
　　因此，无论是从煤矿瓦斯爆炸事故的防灾减灾，还是从矿山应急救援角度出发抑或从新技术、新设备的研发方面来考虑，都应该对爆炸的机理与传播特性进行研究。研究巷道受限空间内瓦斯爆炸传播规律，对于有效预防与减少煤矿瓦斯爆炸事故所带来的灾害与损失，具有十分重要的经济和社会意义。
　　第二节 国内外瓦斯爆炸研究现状
　　瓦斯爆炸事故伴随着煤炭开采而存在。随着煤矿采深逐年增加，矿井瓦斯涌出量越来越大，排放瓦斯的压力也越来越大，引起瓦斯爆炸的可能性增加。近30年来随着煤矿开采技术和安全技术的不断进步，对瓦斯爆炸的发生机理、传播过程、影响因素、灾后评估及救灾决策方面的研究取得了大量的成果，但是仍有几个重大问题没有得到很好的解决，所以研究成果在矿井瓦斯爆炸事故防治的过程中，应用效果不

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