●前言
第1章 緒論 1
1.1 我國煤塵爆炸研究背景及意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 2
1.2 煤塵爆炸國內外研究現狀 3
1.2.1 煤塵爆炸機理研究 4
1.2.2 瓦斯煤塵爆炸傳播規律研究 7
1.2.3 煤塵爆炸傳播規律數值模擬研究 10
1.2.4 瓦斯煤塵爆炸傷害和破壞效應研究 11
1.2.5 存在的問題 14
1.3 本章小結 15
第2章 煤塵爆炸傳播特性分析 16
2.1 煤塵爆炸的條件 16
2.1.1 煤塵及煤塵雲的特性 17
2.1.2 外界條件 19
2.2 煤塵爆炸的過程與動力學特征 20
2.2.1 煤塵爆炸衝擊波的結構和形式 22
2.2.2 煤塵空氣兩相流爆轟波傳播特性 23
2.2.3 煤塵爆炸衝擊波自由傳播的特性 25
2.2.4 影響煤塵爆炸傳播的主要因素 25
2.2.5 煤塵爆炸火焰燃燒機制 28
2.2.6 煤塵爆炸火焰傳播的加速機理 29
2.3 煤塵爆炸傳播規律理論分析 31
2.3.1 煤塵爆炸衝擊波在管道中的傳播理論分析 31
2.3.2 煤塵爆炸火焰傳播理論分析 44
2.4 本章小結 55
第3章 煤塵爆炸衝擊波傳播規律試驗研究 57
3.1 煤塵爆炸特性試驗研究 57
3.1.1 爆炸測試繫統 57
3.1.2 球形爆炸測試繫統結構 58
3.1.3 試驗項目 59
3.1.4 主要測試方法 59
3.1.5 測試結果及分析 59
3.2 煤塵樣的工業分析與微觀分析 62
3.2.1 煤塵樣的工業分析 62
3.2.2 煤塵樣的微觀分析 63
3.3 煤塵爆炸衝擊波傳播規律的試驗研究 65
3.3.1 試驗繫統 65
3.3.2 試驗方法與步驟 70
3.3.3 煤塵爆炸衝擊波在單向分岔管道內的傳播規律試驗研究 71
3.3.4 煤塵爆炸衝擊波在雙向分岔管道內的傳播規律試驗研究 84
3.3.5 煤塵爆炸衝擊波在截面突變管道內的傳播規律試驗研究 93
3.4 瓦斯煤塵混合爆炸衝擊波傳播規律的試驗研究 100
3.4.1 試驗繫統 101
3.4.2 試驗介質與環境 104
3.4.3 試驗方法與步驟 104
3.4.4 瓦斯煤塵爆炸衝擊波在單向分岔管道內的傳播規律試驗研究 105
3.4.5 瓦斯煤塵爆炸衝擊波在雙向分岔管道內的傳播規律試驗研究 114
3.4.6 瓦斯煤塵爆炸衝擊波在截面突變管道內的傳播規律試驗研究 123
3.5 本章小結 130
第4章 煤塵爆炸火焰傳播規律的試驗研究 131
4.1 直線管道煤塵爆炸火焰傳播規律的試驗研究 131
4.1.1 試驗繫統原理與設備 131
4.1.2 爆炸試驗方法與步驟 133
4.1.3 試驗目的與測點布置方案 135
4.1.4 試驗數據分析 135
4.2 拐彎管道煤塵爆炸火焰傳播規律的試驗研究 147
4.2.1 試驗目的 147
4.2.2 測點布置 147
4.2.3 試驗數據分析 149
4.3 瓦斯煤塵耦合爆炸火焰傳播規律試驗研究 162
4.3.1 試驗繫統 162
4.3.2 試驗方案 165
4.3.3 試驗步驟 166
4.3.4 瓦斯煤塵耦合爆炸火焰傳播過程 166
4.3.5 瓦斯濃度對火焰鋒面距離的影響 168
4.3.6 瓦斯濃度對火焰鋒面速度的影響 169
4.3.7 煤塵濃度對火焰鋒面距離的影響 170
4.3.8 煤塵濃度對火焰鋒面速度的影響 172
4.3.9 煤塵粒徑對火焰鋒面距離的影響 174
4.3.10 煤塵粒徑對火焰鋒面速度的影響 175
4.3.11 煤塵粒徑對優選火焰鋒面速度的影響 177
4.4 巷道內煤塵爆炸火焰傳播規律的試驗研究 178
4.4.1 試驗繫統 178
4.4.2 試驗環境及樣品參數 181
4.4.3 試驗方案 182
4.4.4 試驗步驟 183
4.4.5 煤塵爆炸火焰沿巷道方向傳播特性研究 184
4.4.6 火焰波長度確定 186
4.4.7 火焰波傳播變化趨勢 187
4.4.8 煤塵爆炸火焰傳播與壓力變化的關繫 188
4.4.9 煤塵爆炸試驗中瓦斯的作用 193
4.5 本章小結 195
第5章 煤塵爆炸毒氣傳播規律試驗研究 196
5.1 半封閉巷道煤塵爆炸毒氣傳播規律試驗研究 196
5.1.1 試驗繫統 196
5.1.2 試驗方案 196
5.1.3 試驗條件 196
5.1.4 試驗結果分析 197
5.2 管道內煤塵爆炸毒氣傳播規律試驗研究 198
5.2.1 試驗繫統 198
5.2.2 試驗方法與步驟 198
5.2.3 試驗條件 199
5.2.4 試驗結果分析 200
5.3 爆炸毒害氣體在爆炸衝擊和火焰作用下的傳播 202
5.3.1 爆炸毒害氣體在火焰和衝擊波作用下的傳播 202
5.3.2 爆炸毒害氣體在爆炸作用下的傳播 203
5.3.3 毒害氣體沿傳播方向擴散試驗值與理論值對比分析 206
5.4 本章小結 207
第6章 煤塵爆炸衝擊波傳播的數值模擬 208
6.1 數值模擬模型 209
6.1.1 連續相流場模型 209
6.1.2 顆粒相模擬模型 210
6.1.3 連續相計算方法 211
6.1.4 顆粒相計算方法 211
6.1.5 初始與邊界條件 212
6.2 單向分岔管道內衝擊波壓力變化數值模擬結果與分析 214
6.2.1 數值模擬結果 214
6.2.2 數值模擬結果分析 218
6.2.3 數值模擬結果與試驗對比分析 219
6.3 雙向分岔管道內衝擊波壓力變化數值模擬結果與分析 219
6.3.1 數值模擬結果 220
6.3.2 數值模擬結果分析 223
6.3.3 數值模擬結果與試驗對比分析 224
6.4 截面積突變管道內衝擊波壓力變化數值模擬結果與分析 225
6.4.1 數值模擬結果 225
6.4.2 數值模擬結果分析 227
6.4.3 數值模擬結果與試驗對比分析 228
6.5 瓦斯煤塵混合爆炸衝擊波傳播的數值模擬 229
6.5.1 建模及設定邊界條件 229
6.5.2 不同形狀單向分岔管道內衝擊波壓力數值模擬 230
6.5.3 不同形狀雙向分岔管道內衝擊波壓力數值模擬 233
6.5.4 不同截面截面積突變管道內衝擊波壓力數值模擬 235
6.6 爆炸衝擊波傳播規律研究成果的作用 236
6.7 煤塵爆炸毒害氣體傳播的數值模擬 239
6.7.1 初始和邊界條件 239
6.7.2 巷道內200m3瓦斯+50m及65m煤塵爆炸溫度分布模擬 239
6.7.3 管道內煤塵爆炸毒氣傳播模擬結果及分析 241
6.8 本章小結 244
第7章 煤塵爆炸傷害模型 245
7.1 煤塵爆炸衝擊波傳播及爆風傷害模型 245
7.1.1 煤塵爆炸機理與動力學特征 245
7.1.2 煤塵爆炸過程的描述及物理模型 246
7.1.3 煤塵燃燒爆炸的數學模型 248
7.1.4 煤塵爆炸衝擊波的傷害效應 249
7.1.5 煤塵爆炸衝擊氣流作用的傷害模型 268
7.2 煤塵爆炸火焰高溫熱輻射事故傷害模型 272
7.2.1 爆炸煤塵量與火焰傳播距離的關繫擬合 272
7.2.2 熱輻射傷害準則的選取 273
7.2.3 熱輻射靜態傷害模型及分區 274
7.2.4 熱輻射動態傷害模型 275
7.3 煤塵爆炸毒害氣體傳播事故傷害模型 278
7.3.1 基於擴散分布理論的毒害氣體擴散模型 278
7.3.2 基於能量守恆理論的毒害氣體擴散模型 280
7.3.3 毒害氣體傷害準則與分區 284
7.3.4 暴露時間的確定 286
7.3.5 毒害氣體傳播傷害分區 287
7.3.6 毒害氣體在通風網絡中傳播的討論 288
7.4 本章小結 290
第8章 煤塵爆炸傷害模型應用實例 291
8.1 河南平頂山新華四礦瓦斯煤塵爆炸事故概況 291
8.2 爆炸參數的計算 292
8.3 本章小結 295
參考文獻 296

《復雜條件下受限空間煤塵爆炸傳播規律及傷害模型》針對復雜條件下受限空間煤塵爆炸衝擊波、火焰、有毒有害氣體的傳播規律及傷害模型問題進行研究。《復雜條件下受限空間煤塵爆炸傳播規律及傷害模型》論述了我國煤塵爆炸事故研究的背景及意義，分析了近年來我國發生煤塵爆炸事故的原因，闡述了煤塵爆炸事故的危害性，論證了煤塵爆炸傳播規律及傷害模型研究的意義。對煤塵爆炸傳播特性進行了理論分析，包括煤塵爆炸的化學反應機理、物理特性、傳播過程中的影響因素及傷害機理。通過實驗、數值模擬研究煤塵爆炸衝擊波、火焰、毒氣在不同尺寸類型管道及巷道內的傳播規律，建立了煤塵爆炸衝擊波、火焰、毒氣傷害模型，進一步完善了煤塵爆炸傳播機理，為預防和控制煤礦煤塵爆炸事故及災後損失評估提供理論基礎和科學依據。