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煤礦瓦斯爆炸是影響煤礦安全生產(chǎn)最主要的災(zāi)害事故。根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1]，瓦斯爆炸事故主要發(fā)生在采煤工作面和掘進(jìn)工作面附近。基于此，討論積聚在獨(dú)頭巷道閉口端的瓦斯-空氣爆炸性混合氣體在點(diǎn)火源作用下的瓦斯爆炸傳播，并不向爆轟轉(zhuǎn)變，涉及瓦斯爆炸火焰波和前驅(qū)沖擊波的傳播及衰減規(guī)律。
l理論分析
沖擊波和強(qiáng)爆轟波不能自持傳播，要靠后方活塞驅(qū)動(dòng)，才能維持一定的波速。一旦活塞減速甚至停止運(yùn)動(dòng)，從活塞界面發(fā)出的稀疏波趕上沖擊波陣面，使它衰減下來。對(duì)于沖擊波怎樣衰減為聲波的嚴(yán)格解析研究非常困難，但可以利用根據(jù)波強(qiáng)度變化方程推導(dǎo)出的沖擊波波陣面上物理量衰減的漸近規(guī)律來分析波衰減過程的漸近性態(tài)。
波只有在時(shí)間趨于無窮大或距離趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)才能衰減為聲波。另外，在此處的分析僅僅考慮了稀疏波的弱化作用，對(duì)于煤礦井下瓦斯爆炸沖擊波傳播規(guī)律的研究還需要考慮流體的黏性和巷道邊界作用等其他影響因素。
2實(shí)驗(yàn)分析
2．1火焰波傳播規(guī)律分析
對(duì)煤礦瓦斯爆炸火焰波傳播規(guī)律的理解是認(rèn)識(shí)煤礦瓦斯爆炸的關(guān)鍵，因?yàn)榛鹧娌▊鞑ヒ?guī)律直接影響著前驅(qū)沖擊波的強(qiáng)度和傳播規(guī)律，決定著瓦斯爆炸的破壞強(qiáng)度。
目前，對(duì)火焰波傳播規(guī)律的認(rèn)識(shí)主要有兩種觀點(diǎn)：一是火焰波加速傳播達(dá)到某一臨界速度，并最終以此速度向前傳播直至耗盡瓦斯；另一種觀點(diǎn)是火焰波在消失之前會(huì)經(jīng)歷加速和減速兩個(gè)階段。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于火焰波傳播規(guī)律的認(rèn)識(shí)與實(shí)驗(yàn)本身?xiàng)l件有密切的關(guān)聯(lián)，實(shí)驗(yàn)可分為兩類：一類是采用真實(shí)煤礦巷道的全尺寸實(shí)驗(yàn)；另一類是小尺寸管道實(shí)驗(yàn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)所用瓦斯量也有區(qū)別，一種是將一定濃度瓦斯氣體充滿整個(gè)實(shí)驗(yàn)腔體，這種情況主要集中在小尺寸的管道實(shí)驗(yàn)；還有一種就是在局部充填瓦斯�，F(xiàn)選取兩組非常典型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)分別來源于參考文獻(xiàn)[3]和[4]，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪出圖2和圖3，2個(gè)圖都顯示火焰波經(jīng)歷先加速、再減速的傳播過程。文獻(xiàn)[3]實(shí)驗(yàn)采用真實(shí)的煤礦巷道，實(shí)驗(yàn)巷道長(zhǎng)896 m，斷面積為7．2m2，在閉口端局部充填定量瓦斯混合氣體(100m3和200m3)，火焰波因瓦斯耗盡而消失，火焰波的最終傳播狀態(tài)未能在圖上體現(xiàn)；文獻(xiàn)[4]實(shí)驗(yàn)采用小尺寸的實(shí)驗(yàn)管道，管道為長(zhǎng)24m的方管，管內(nèi)充滿瓦斯混合氣體，受實(shí)驗(yàn)管道長(zhǎng)度的限制，火焰波的最終傳播狀態(tài)也未能在圖上體現(xiàn)。結(jié)合2個(gè)實(shí)驗(yàn)，不管是全尺寸巷道實(shí)驗(yàn)還是小尺寸管道實(shí)驗(yàn)，實(shí)際參與反應(yīng)的瓦斯量都是影響瓦斯爆炸火焰波傳播規(guī)律認(rèn)識(shí)的重要因素。
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