井下密閉空間爆炸風險動態定量化評估模型

《井下密閉空間爆炸風險動態定量化評估模型》是依託中國礦業大學，由程健維擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：井下密閉空間爆炸風險動態定量化評估模型
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：程健維
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

傳統的對煤礦井下密閉區內氣體的爆炸性多為不可爆/可爆這種0/1模式的定性判斷。然而由於密閉區內混合氣體的運移受到多重外界因素的影響，導致其所代表的失爆與可爆的相互轉化往往發生在一瞬間。故此，僅僅使用定性的判斷並不足以很好地反映所存在的風險。為了解決這一問題，本項目採用理論分析、實驗研究、數值模擬和現場測試多種研究手段相結合的方法，從爆炸條件形成規律這一思路入手，探究多種因素協同互動條件下煤礦井下密閉區內氣體場運移規律。在此基礎上開發動態、量化的模型來追蹤密閉區內混合氣體失爆與可爆相互轉化的過程。通過構建對應危險等級來完成對密閉區空間的爆炸風險性評估。本項目的研究成果可以為安全地管理井下密閉空間提供科學的依據。此外，所開發的爆炸風險評估模型對類似的存儲可燃、易爆氣體的工程設施的防護也具有借鑑意義。項目成果預計發表3篇SCI檢索論文，開發1套專用風險評估軟體。

結題摘要

由於井下密閉空間內混合氣體的運移受到多種外界因素影響，導致其代表的失爆與可爆相互轉化往往發生在一瞬間，傳統的對煤礦井下混合氣體爆炸性的“不可爆/可爆”的定性判斷，並不足以很好地反映所存在的風險。本項目構建了考慮多重因素下的煤礦井下的密閉空間體系內氣體成份的演化狀態其數學模型，描述體系內多場（壓力場，氣體濃度場、溫度場）耦合互動條件下的氣體成份的變化狀態，並進行了相關數值模擬計算研究。搭建了模擬密閉空間內氣體場運移研究實驗室研究裝置平台，開展了不同通風條件（通風量、瓦斯湧出量、通風壓力、工作面通風系統）多重組合條件下的採空區氣體爆炸性區域的範圍及移動運移規律，實驗結果一方面校正了前述理論模型，另一方面總結了可燃可爆性區域的氣體整體成層運移特性。通過已經發明的修正氣體爆炸性鑑定新方法，對於已具備爆炸能力的混合氣體，推導出其在在不同惰化方法作用下到達非爆狀態的安全預估時間數學模型。對於不具備爆炸性的混合氣體，推導出了變為具有爆炸性的最小預估時間，提出了複雜條件下氣體是否趨近爆炸區域的條件辨別式。項目的研究結果改進了傳統的簡單定性判斷，將失爆與可爆相互轉化的過程進行了定量化的描述，尤其是提供了其走向趨勢的預測方法及預估時間計算結果，為密閉區超前安全預警提供了有效手段，為實現可靠、安全的通風管理奠定基礎。