索特平均直径对煤粉及其在瓦斯气氛下爆炸特性的影响

汤其建^1,2,3，秦汝祥^1,2，戴广龙^1,2

1. 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室2. 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室3. 永城职业学院矿业工程系

摘 要：为了研究索特平均直径(D_3,2)对煤粉及其在瓦斯气氛中爆炸特性的影响,利用20-L球形爆炸装置,测量了煤粉初始样和混合样及其在瓦斯气氛中的爆炸特性参数,研究了粒径分散度σ_D对煤尘爆炸威力的影响,对比分析了粒径特征参数D₅₀,D_4,3,D_3,2值与煤粉粉尘爆炸威力的相关性;同时收集了煤粉粉尘爆炸的固体残渣,并通过扫描电镜对其微观结构进行了表征;最后,结合煤粉粉尘爆炸实验数据和产物微观结构分析结果,探讨了煤粉粉尘及其在瓦斯气氛中爆炸的机理。实验结果表明:当D₅₀值相同时,σ_D值最大（2.31）时煤粉粉尘的压力最大值Pmax和（dP/dt）max值较σ_D值最小（1.49）时分别增加了14.71%和68.05%,说明煤粉粉尘的粒径分散度σ_D会显著影响其爆炸性能;相对于D₅₀值和D_4,3值,D_3,2值可以更好的阐述煤粉粉尘的爆炸特性,D_3,2值最大（120μm）时的粉尘爆炸压力Pex和（dP/dt）ex值较D_3,2值最小（2.5μm）时分别降低了33.33%和83.33%,说明D_3,2值对（dP/dt）ex值的影响大于对Pex值的影响;在瓦斯气氛中,随着D_3,2值的增加,煤粉粉尘的（dP/dt）ex值逐渐减小,低瓦斯体积分数时,D_3,2值对Pex值影响较小,但高瓦斯体积分数时,D_3,2值越大则Pex值越小,而煤粉颗粒的D_3,2值越小,挥发分燃烧速率更快,爆炸更剧烈,其残渣表面的孔洞越多,破碎程度也越大。

关键词：索特平均直径(D_3,2);煤粉;瓦斯;粉尘爆炸;粒径分散度;