障礙物對瓦斯煤塵火焰傳播過程影響的實驗研究(一)
障礙物對瓦斯煤塵火焰傳播過程影響的實驗研究
吳紅波1，陸守香2，張立1
(1．安徽理工大學，安徽淮南 232001；2．中國科學技術大學，安徽合肥230026)
摘 要：對障礙物在瓦斯煤塵燃燒爆炸過程中的火焰傳播規律進行了實驗研究，結果表明：障礙
物對火焰的傳播速度具有重要的影響。有障礙物存在時，火焰傳播速度將迅速提高，且隨著障礙物的數
量和特征尺寸的增大，火焰的傳播速度也將迅速提高。在沿火焰傳播的通道上設置障礙物，對氣相火焰
的加速作用機理可歸功於障礙物誘導的湍流區對燃燒過程的正反饋。瓦斯濃度對火焰傳播速度也同樣
具有重要的影響，對於同一特征尺寸的障礙物，瓦斯濃度越接近化學計量比，障礙物對火焰的加速作用
越顯著。
關鍵詞：障礙物；瓦斯；火焰；傳播；影響；研究 ·
中圖分類號：TD712；TD714．+5 文獻標識碼：A 文章編號：1008-4495(2004)03-0006-03
在煤礦井巷中，瓦斯爆炸可能引起煤塵爆炸，使
爆炸進一步進行下去，從而使災情進一步擴大。更為
嚴重的是，煤塵參與爆炸後由於不完全燃燒產生大
’量的一氧化碳氣體，給救護工作帶來極大的困難。據
統計，2003年1-9月全國煤礦企業共發生瓦斯煤塵爆
炸近30餘起，死亡人數達500餘人。這些02manbetx.com
的發生
暴露了許多亟待研究的重大理論和技術問題，如瓦
斯的傳播規律、燃燒轉爆轟的條件，煤礦井下的障礙
物對爆轟波的誘導、反射、迭加規律及引起爆轟的作
用，瓦斯誘導煤塵參與燃燒後瓦斯、煤塵的傳播規律
等，它涉及到多相流、湍流燃燒、帶化學反應的非線
性波傳播等理論問題。作者采用火焰加速管，研究了
障礙物在瓦斯煤塵燃燒和爆炸過程中對火焰傳播的
影響，以期對煤礦井下瓦斯煤塵爆炸的理論研究有
所裨益，對煤礦的安全生產有所幫助。
亞實驗方法
為了研究障礙物在瓦斯煤塵燃燒和爆炸過程中
對火焰傳播的影響，自行設計了一套“火焰加速實驗
係統”，整個係統由5個部分組成，即由輸配氣係統、
火焰加速管、火焰速度測量係統、點火係統，以及動
態數據采集03manbetx
係統組成，見圖1。
1．1火焰加速管
該管道采用全透明的12mm厚有機玻璃板製成，
管道為方管，長1 500mm，截麵為100mmxl00mm：
此火焰加速管安放在水平的實驗台上，一端封閉，一
端開口，封閉端采用法蘭連接，中間用密封墊密封，
以保證密封良好，法蘭板中心位置開有一個螺紋孔，
從這裏插入點火電極，然後加上密封圈，塗上凡士村
後旋緊，確保不漏氣。開口端用8mm厚的玻璃擋板攔
住，上麵安裝有抽排氣口，抽真空的時候封上蓋子，
點火前，在管道底部均勻地鋪上一定比例的煤塵，再
放上障礙物，采用全透明的火焰加速管便於觀察火
焰傳播的全過程，更有利於光電傳感器對火焰傳播
速度的測量。
1．2動態數據采集03manbetx
係統
該係統采用日本HIOm公司生產的8841型MEM-
ORYHICOREDER字記錄儀，共有16個模擬通道，4個
邏輯通道，帶有一個軟驅，一個MO光驅，一個SCSI接
口，另外，它還帶有一個內部打印機。其采樣速率為1
M，即每1曠睬一個點，能滿足微秒級數據采集速度的
要求。它具有自動采集、儲存、數據處理和波形顯示及
打印輸出的功能，能進行電壓、電流、速度、溫度，壓力
等物理量的測量，能同時將8個通道的測試結果顯示在
屏幕上，具有將曲線壓縮、拉伸、放大和縮小的功能，還
能進行網絡通信，是一台多功能的儀器。
作者簡介：吳紅波，碩士，主要從事爆炸安全及煤礦井下
瓦斯煤塵燃燒爆炸預防方麵的教學與科研工作。
