矿井火区封闭进程中瓦斯爆炸危险性的数值模拟分析

时国庆^1,2，周涛^1,2，刘茂喜²，王雁鸣^1,2

1. 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室2. 中国矿业大学安全工程学院

摘 要：为分析火区封闭过程瓦斯爆炸危险性,本文采用热平衡法对封闭过程中烟气影响条件下的甲烷爆炸危险性开展了研究,建立了CO2与CO影响下甲烷爆炸危险性变化数学模型和封闭过程中火区气体组分演化数学模型,并采用FLUENT软件对封闭过程中的主要气体体积分数变化进行了数值分析,在此基础上分析了封闭过程中甲烷爆炸的危险性,得出了甲烷爆炸危险区域位置分布规律和易爆炸时间节点.结果表明:封闭过程中由于受多组分烟气存在的影响,甲烷爆炸下限受CO体积分数的影响较大,而甲烷爆炸上限对CO2体积分数变化较为敏感;火区封闭过程中,火源燃烧状态由富氧燃烧变为富燃料燃烧后甲烷爆炸危险区域大范围增加,得出封闭过程中瓦斯爆炸危险区域主要分布在靠近火源位置和采空区回风侧,其中采空区火源位置的爆炸危险区域持续时间更长,爆炸危险度更大.

关键词：火区封闭;瓦斯爆炸;爆炸极限;烟气;