近年来我国煤炭行业矿井瓦斯煤尘爆炸事频繁发生,造成的损失十分巨大。要防止煤尘爆炸,首先要确定煤尘爆炸的威力和特性,而目前对于煤尘爆炸,尤其是瓦斯-煤尘混合物爆炸的研究还比较少。本文就此针对纯煤尘和煤尘-甲烷混合物的爆炸特性进行了实验研究。并应用热力学、燃烧学以及粉尘爆炸等理论知识对实验结果进行了分析。主要工作和结论如下: (1)根据标准设计了一套哈特曼粉尘爆炸实验装置系统,实现了对最大爆炸压力、最大压力上升速率和爆炸时间等粉尘爆炸特性参数的实验研究。 (2)实验研究了纯煤尘的爆炸特性。最大爆炸压力和最大压力上升速率随着煤尘粒径的减小而增加;随煤尘浓度的增大,最大爆炸压力和最大压力上升速率先增后降,在浓度500g/m~3时达到最大值。 (3)实验研究了煤尘-甲烷混合物的爆炸特性。最大爆炸压力和最大压力上升速率随着煤尘粒径的减小而增加;随煤尘浓度的增大,最大爆炸压力和最大压力上升速率先增后降;随着甲烷浓度的增加,其最大爆炸压力和最大压力上升速率先升后降,在甲烷浓度5%左右达到最大;煤尘爆炸下限迅速降低,趋近于零。 (4)应用相关的理论知识对实验结果进行了分析。分别推导出粉尘爆炸放热量和最大爆炸压力与煤尘浓度、甲烷浓度等影响因素的关系。对实验结果进行了合理的解释和拓展。 本文的主要创新点是: 对煤尘-甲烷混合物爆炸与纯煤尘爆炸进行对比性实验,从多方面详细的考察了甲烷对煤尘爆炸特性的影响。