当前煤炭资源仍然是我国能源消费的主要来源之一,但在煤炭开采过程中时常会发生瓦斯爆炸等安全隐患,严重影响着煤炭的安全开采。因此,开展煤矿瓦斯爆炸的抑爆减灾研究对煤矿安全开采意义重大。本文主要运用理论分析、数值模拟和试验研究三种方法,分析瓦斯爆炸系统中附设空腔结构、含瓦斯腔体结构及含瓦斯腔体结构并内置超细ABC干粉对瓦斯爆炸产生的爆炸火焰及爆炸冲击波的传播影响,对煤矿安全生产具有重要的参考价值。本文通过数值模拟分析了瓦斯爆炸系统中附设尺寸为300mm × 500mm ×200mm(长 × 宽 × 高)、500mm × 500mm × 200mm 和 800mm × 500mm × 200mm三种单级空腔结构对爆炸火焰及爆炸冲击波的影响,发现由于腔体壁面结构的影响,冲击波在腔体结构内发生反射、叠加等作用,使得经过腔体结构后的爆炸火焰和爆炸冲击波受到影响,且随附设单级空腔结构长度尺寸逐渐增大时,对爆炸温度和爆炸冲击波抑制作用越大;为了应对腔体结构内可能泄露瓦斯气体情况,对附设同尺寸内含瓦斯腔体进行研究,得出随单级含瓦斯腔体结构长度增大,结构前爆炸温度和冲击波超压逐渐增大,结构后爆炸温度和冲击波超压均呈现先增大后减小现象。在数值模拟结果基础上,对附设尺寸为500mm ×500mm ×200mm的单级空腔结构进行试验研究,得出该结构对爆炸火焰及爆炸冲击波超压的衰减率分别为55.25%和17.84%,但是附设同尺寸单级含瓦斯腔体结构时,该结构后火焰大小及冲击波峰值超压比结构前分别增大67.55%和45.45%,较该尺寸单级空腔结构火焰大小增大3.73倍,冲击波峰值超压增大1.8倍;为解决上述爆炸火焰及冲击波超压增大问题,对该结构内置超细ABC干粉进行研究,发现当内置超细ABC干粉量均为300g时,该结构后较前火焰大小和冲击波峰值超压不在增长,当内置超细ABC干粉量为600g时,爆炸火焰及冲击波峰值超压衰减率较无内置超细ABC干粉的衰减率分别提高了 108.4%和77.46%。本文通过分析在瓦斯爆炸系统中附设不同尺寸、不同条件的腔体结构对瓦斯爆炸的影响,得出腔体结构内置超细ABC干粉对煤矿瓦斯爆炸抑制效果最佳,研究成果对煤矿发生瓦斯爆炸事故的抑爆减灾具有重要的指导价值和现实意义。图58 表11 参考文献96