復雜條件下瓦斯爆炸傳播規律及傷害模型 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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景國勛，賈智偉，程磊等 著

圖書標籤:

• 瓦斯爆炸
• 爆炸傳播
• 安全科學
• 礦井通風
• 爆炸力學
• 傷害評估
• 數值模擬
• 風險評估
• 災害防治
• 氣體爆炸

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030531230

商品編碼：13857350358

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2017-06-29

頁數：268

字數：340

商品參數

復雜條件下瓦斯爆炸傳播規律及傷害模型
	曾用價	108.00
	齣版社	科學齣版社
	版次	1
	齣版時間	2017年06月
	開本	16
	作者	景國勛，賈智偉，程磊,等
	裝幀	平裝
	頁數	268
	字數	340
	ISBN編碼	9787030531230

內容介紹
　　本書針對復雜網絡巷道受限空間條件下瓦斯爆炸衝擊波、火焰波、有毒有害氣體的傳播規律及傷害模型問題進行研究。論述瞭我國瓦斯爆炸事故研究的背景及意義，統計瞭近年來我國發生的瓦斯爆炸事故資料，分析瞭瓦斯爆炸事故的危害性，闡述瞭瓦斯爆炸傳播規律及傷害模型研究的意義。對瓦斯爆炸傳播特性進行瞭理論分析，包括瓦斯爆炸的化學反應機理、物理特性、傳播過程中的影響因素及傷害機理。通過實驗、數值模擬研究瓦斯爆炸衝擊波、火焰、毒氣在不同類型管道內的傳播規律，進一步完善瞭瓦斯爆炸傳播機理。建立瞭瓦斯爆炸衝擊波、火焰波、有毒有害氣體傷害模型，提齣瓦斯爆炸防治對策措施，為預防和控製煤礦瓦斯爆炸事故提供理論基礎和科學依據。

目錄
目錄
前言
第*章 緒論 1
第*節 瓦斯爆炸的研究背景及意義 1
一、研究背景 1
二、研究意義 2
第二節 國內外瓦斯爆炸研究現狀 3
一、瓦斯爆炸機理研究 4
二、瓦斯爆炸衝擊波傳播規律研究 6
三、瓦斯爆炸火焰及有毒氣體傳播規律研究 8
四、瓦斯爆炸數值模擬的研究 9
五、瓦斯爆炸的破壞效應和傷害研究 11
六、瓦斯爆炸應急救援技術研究 13
七、存在的問題 14
第二章 瓦斯爆炸傳播特性分析 16
第*節 瓦斯爆炸化學反應機理分析 16
第二節 瓦斯爆炸過程的物理描述 17
第三節 瓦斯爆炸傳播機理 18
一、瓦斯爆炸過程衝擊波傳播機理 18
二、瓦斯爆炸過程火焰波傳播機理 44
三、瓦斯爆炸過程毒氣傳播機理 47
第四節 瓦斯爆炸傷害機理 52
一、瓦斯爆炸衝擊波傷害機理 52
二、瓦斯爆炸火焰波的傷害機理 53
三、礦井瓦斯爆炸生成的CO損傷機理 54
第三章 復雜條件下瓦斯爆炸傳播規律實驗研究 56
第*節 管道內瓦斯爆炸衝擊波傳播規律實驗研究 56
一、一般空氣區瓦斯爆炸衝擊波在管道拐彎情況下傳播規律實驗研究 56
二、一般空氣區瓦斯爆炸衝擊波在管道截麵變化情況下傳播規律實驗研究 65
三、一般空氣區瓦斯爆炸衝擊波在管道分叉情況下傳播規律實驗研究 72
第二節 管道內瓦斯爆炸火焰傳播規律實驗研究 79
一、實驗係統及設備 79
二、實驗方案及步驟 82
三、實驗結果記錄及火焰傳播速度計算 84
四、火焰傳播速度變化及其規律分析 89
第三節 管道內瓦斯爆炸毒氣傳播規律實驗研究 91
一、管道密閉瓦斯爆炸實驗 91
二、實驗方法與步驟 94
三、實驗結果分析 96
第四章 復雜條件下瓦斯爆炸傳播規律數值模擬研究 104
第*節 管道內瓦斯爆炸衝擊波傳播規律數值模擬研究 104
一、Fluent軟件的特點及適用對象 105
二、Fluent軟件的求解思路 105
三、湍流流動控製方程 106
四、管道內瓦斯爆炸的初始、邊界條件 107
五、建立離散化方程 107
六、求解離散方程 107
七、衝擊波傳播規律數值模擬研究 108
第二節 管道內瓦斯爆炸火焰傳播規律數值模擬研究 129
一、數值模型建立的基本假設 129
二、火焰傳播管道模型 130
三、模型網格劃分及控製方程 131
四、數值模擬結果及傳播速度規律分析 131
五、基於模擬結果的火焰溫度變化及規律分析 145
六、火焰傳播速度的實驗結果與模擬結果對比分析 148
第三節 管道內瓦斯爆炸毒氣傳播規律數值模擬研究 150
一、管道充填區為4m瓦斯氣體的爆炸過程模擬 150
二、瓦斯爆炸毒害氣體傳播模擬 152
三、實驗與模擬比較 161
第五章 瓦斯爆炸傷害模型研究 165
第*節 瓦斯爆炸衝擊波傷害模型研究 165
一、衝擊波傷害、破壞準則 165
二、爆炸波對人的直接傷害 167
三、理想化情況井下瓦斯爆炸衝擊波傷害的三區劃分 169
第二節 瓦斯爆炸火球熱輻射傷害模型研究 174
一、建立瓦斯爆炸事故傷害及破壞模型的基本原則 175
二、瓦斯爆炸事故傷害和破壞模型建立的基本假設 177
三、爆炸火球模型 179
四、瓦斯爆炸火球傷害效應 180
第三節 瓦斯爆炸毒氣傷害模型研究 183
一、爆炸毒害氣體在火焰和衝擊波作用下的傳播 184
二、基於擴散分布理論的毒害氣體擴散模型 184
三、基於能量守恒理論的毒害氣體擴散模型 186
四、毒害氣體無風或有風狀態下沿傳播方嚮擴散變化的理論解 190
五、毒害氣體傷害準則與分區 191
第六章 瓦斯爆炸應急救援預案 196
第*節 事故應急救援體係 196
一、事故應急救援管理 196
二、事故應急救援體係的基本構成 197
三、事故應急救援體係的響應機製 203
第二節 應急救援預案基本知識 207
一、應急救援預案職能 207
二、應急救援預案編製應注意的問題 208
三、應急救援預案編製程序 211
四、應急預案編製主要內容指南 215
第三節 應急救援預案編製 219
一、礦井概況及危險程度分析 220
二、應急處置基本原則 220
三、組織機構及職責 221
四、預防與預警 223
五、事故應急處理 226
六、應急救援物資與保障 231
七、預案的維護管理 234
八、預案編製領導小組及任務 235
第四節 應急救援預案演練實例 235
一、指導思想 235
二、應急演練目的 235
三、應急演練預案 236
四、演練組織與實施 237
五、應急演練準備 237
六、應急演練的要求 240
七、應急演練具體安排 242
八、應急演練主要步驟 242
九、應急演練技術支撐及保障條件 243
十、應急演練過程 244
十一、應急演練評估項目 247
參考文獻 251

在綫試讀
第*章 緒論
　　第*節 瓦斯爆炸的研究背景及意義
　　一、研究背景
　　在21世紀前50年內，世界能源的發展趨勢仍將以化石燃料為主。隨著石油、天然氣資源的日漸短缺和潔淨煤技術的進一步發展，煤炭的重要性和地位還會逐漸提升。2009年我國的能源消費結構是：煤炭占77.2%，石油占9.9%，天然氣占4.1%，水電、核電、風電占8.8%。2016年，我國能源消費總量低速增長，能源消費結構更趨閤理，清潔能源比例繼續提高，煤炭消費比例下降，非化石能源和天然氣消費比例進一步提高。根據現在我國資源狀況和煤炭在能源生産及消費結構中的比例，即使在新能源和可再生能源方麵取得長足發展，得到應用，但至2050年，在我國能源消費結構中煤炭所占的比例仍然會在50%以上。由此可見煤炭依然是當今中國的主要能源，以煤炭為主體的能源結構在相當長的一段時間內不會改變，我國以煤炭為主的能源戰略在短時間內也不會發生較大變化，而煤礦安全生産依然是我國經濟發展的重要影響因素。
　　隨著科學技術的進步及煤礦管理水平的提高及安全投入的增加和全社會對安全工作的重視，煤礦百萬噸死亡率在逐年下降。雖然我國煤礦的安全狀況正趨於好轉，但仍然與國傢、人民的期待有很大差距，還相當落後，與國際上發展中國傢的水平有差距，與發達國傢的先進水平相比差距更大。現在發展中的煤炭大國，如印度、南非、波蘭等國傢，百萬噸死亡率在0.5左右，先進國傢，如美國、澳大利亞，大概是0.03、0.05，我國的煤炭安全狀況現在正在趕超發展中的煤炭大國，但百萬噸死亡率仍是發達國傢的近20倍、30倍[1]。由此可以看齣，我國煤礦麵臨的安全形勢依然嚴峻。
　　我國煤礦産能的95%來自井工礦，大中型煤礦平均開采深度456m，采深大於600m的礦井産量占28.5%，*深達1365m。超韆米深井已超過20個，深井數量逐年增加。隨著開采強度的不斷加大，預計開采深度平均每年增加10～20m，煤礦相對瓦斯湧齣量平均每年增加1m3/t，地應力、瓦斯壓力也隨之增大，高瓦斯和煤與瓦斯突齣礦井的比例逐漸增大，煤與瓦斯突齣危險與衝擊地壓災害耦閤現象將會凸顯齣來[2]。
　　據統計，國有重點煤礦中，高瓦斯礦井占21.0%，煤與瓦斯突齣礦井占21.3%，瓦斯礦井占57.7%。地方國有煤礦和鄉鎮煤礦中，高瓦斯和煤與瓦斯突齣礦井占15%。我國煤礦具有瓦斯爆炸危險的礦井普遍存在；全國煤礦中具有瓦斯煤塵爆炸危險性的礦井占煤礦總數的60%以上，煤塵爆炸指數在45%以上的煤礦占16.3%；國有重點煤礦中具有瓦斯煤塵爆炸危險性的煤礦占87.4%，其中具有強爆炸性的占60%以上[2]。
　　在煤礦安全事故中，瓦斯爆炸是煤礦重大惡性事故之一，治理難度大而且*為嚴重，往往造成重大人員傷亡和財産損失。而多數重特大煤礦事故均有煤塵的參與，煤塵的參與不僅會使爆炸的威力劇烈增加，而且煤塵的不完全反應會釋放齣大量的毒氣，從而造成更多的人員傷亡和財産損失。煤礦瓦斯爆炸等重大災害事故的發生，不僅製約國民經濟的快速發展、限製礦井生産能力，造成重大人員傷亡、財産損失和惡劣社會影響，而且嚴重地損害我國的國際形象。同時，爆炸事故的發生也暴露瞭目前在煤礦瓦斯煤塵爆炸防治方麵存在的一些亟待研究和解決的重大理論和技術問題。
　　二、研究意義
　　在礦井爆炸事故中，瓦斯爆炸事故通常是瓦斯和煤塵混閤爆炸，瓦斯爆炸形成的衝擊波捲揚起沉積的煤塵形成煤塵雲參與爆炸，其危害程度和範圍要比單一瓦斯爆炸大得多，具有破壞性大和復雜性強的特點。所以瓦斯爆炸災害長期以來一直受到國傢及廣大煤礦安全專傢和學者的高度重視。多年來，特彆是近幾年國傢相繼齣颱瞭一係列煤礦瓦斯防治辦法和技術防範措施，學者們對瓦斯爆炸的預防及控製進行瞭不少研究，對預防和控製瓦斯爆炸起到瞭一定的作用，但是瓦斯爆炸事故頻發的勢頭仍然不能被遏製。
　　從基礎理論角度來講，研究礦井瓦斯爆炸，能夠從根本上消除産生瓦斯爆炸的條件或者能夠控製瓦斯爆炸的進一步傳播，把災害消滅在萌芽時期或限製在一定範圍內，將破壞降到*小。從管理角度上講，研究礦井瓦斯爆炸，及時采取防災減災措施消除爆炸隱患，也是減少事故發生的另一個重要途徑。從基礎理論方麵進行研究能正確揭示復雜的礦井環境下的瓦斯爆炸機理，其研究成果將直接服務於對煤礦瓦斯爆炸事故的安全管理措施的製訂，是製訂防災減災措施的基礎，國傢也高度重視煤礦瓦斯災害方麵的防治技術的研究。
　　在礦井瓦斯爆炸事故中，一般是瓦斯在空氣中的濃度達到爆炸極限，遇到火源引起爆炸。爆炸産生衝擊波、火焰、有毒有害氣體，在礦井巷道受限空間內進行傳播，破壞巷道及巷道內設備設施，對人員的身體生命造成傷害。衝擊波超壓強度、火焰溫度、有毒有害氣體的濃度及傳播的範圍影響破壞與傷害程度的大小。因此，研究爆炸衝擊波、火焰、有毒有害氣體傳播的規律尤顯重要。
　　隻有在研究瞭瓦斯爆炸傳播規律之後，纔能針對礦井具體條件采取有效防爆、抑爆措施和阻隔爆設施，預防和控製礦井瓦斯煤塵爆炸，將爆炸限定在一定範圍內，減少爆炸造成的災害與損失；纔能在爆炸事故發生後，及時有效地組織救援，在其後進行的事故調查中，科學地分析與認定爆炸事故中爆源的位置、爆炸波及範圍、爆炸事故發生的原因和造成的損失；纔能從理論方麵奠定瓦斯爆炸預防和控製新技術的研究基礎，有助於研製齣安全可靠的阻隔爆設施與性能穩定的避災抗災設施。
　　因此，無論是從煤礦瓦斯爆炸事故的防災減災，還是從礦山應急救援角度齣發抑或從新技術、新設備的研發方麵來考慮，都應該對爆炸的機理與傳播特性進行研究。研究巷道受限空間內瓦斯爆炸傳播規律，對於有效預防與減少煤礦瓦斯爆炸事故所帶來的災害與損失，具有十分重要的經濟和社會意義。
　　第二節 國內外瓦斯爆炸研究現狀
　　瓦斯爆炸事故伴隨著煤炭開采而存在。隨著煤礦采深逐年增加，礦井瓦斯湧齣量越來越大，排放瓦斯的壓力也越來越大，引起瓦斯爆炸的可能性增加。近30年來隨著煤礦開采技術和安全技術的不斷進步，對瓦斯爆炸的發生機理、傳播過程、影響因素、災後評估及救災決策方麵的研究取得瞭大量的成果，但是仍有幾個重大問題沒有得到很好的解決，所以研究成果在礦井瓦斯爆炸事故防治的過程中，應用效果不理想。
　　通過多年來對瓦斯爆炸的研究，預防瓦斯爆炸是本質安全型的技術措施，能從根本上消除瓦斯爆炸事故。目前國內外預防瓦斯爆炸事故的技術措施主要有以下幾個方麵：①加強通風管理；②加強瓦斯抽放；③盡可能消滅明火、電氣火、摩擦火、自燃火等點火源；④加強檢測監控。
　　這些措施能夠從根本上消除瓦斯可燃可爆係統的形成，從而避免瓦斯爆炸事故的發生。但是國內外煤礦瓦斯爆炸事故還時有發生，目前對瓦斯爆炸事故發生後的抑製、救災、評估方麵的研究做得還不到位。
　　瓦斯爆炸過程是一個非常復雜的傳質傳熱過程，主要是通過理論分析、實驗研究、數值模擬等方法開展研究。理論分析主要采用爆炸力學、燃燒學、流體動力學、計算力學等交叉科學；實驗研究主要通過大型實驗巷道、實驗室管道等手段模擬礦井瓦斯爆炸事故的發生過程；數值模擬主要應用Fluent、AutoReagas、CMR等大型數值計算軟件開展研究。
　　國外一些工業化比較發達的國傢對瓦斯爆炸的研究相對較早，從20世紀80年代對瓦斯爆炸機理開展瞭大量的研究，美國、澳大利亞、波蘭、俄羅斯、日本等國傢對預混可燃氣體爆炸及傳播特性進行瞭實驗研究。美國建立瞭國傢職業與健康研究所（NIOSH）匹茲堡研究中心、雷剋萊恩（LakeLynn）實驗礦井，澳大利亞建立瞭London Dare安全研究中心，歐洲一些國傢建立瞭預混可燃氣體爆炸實驗係統，並進行瞭實驗研究。匹茲堡研究中心研製齣主動抑隔爆裝置，通過傳感器探測爆炸所産生火焰和壓力來觸發抑隔爆裝置，在實驗礦井中得到瞭比較好的效果。南非HS公司主導研發瞭主動抑隔爆係統，該係統10ms內通過光學原理發現並識彆瓦斯爆炸信號，同時觸發該裝置噴射齣高能抑爆介質，阻擋衝擊波和火焰的進一步傳播，形成一道保護牆，*大限度地保障人員的生命安全和避免財産損失。南非在應用該係統後成功抑製5起瓦斯爆炸事故，在之後的18年沒有發生瓦斯爆炸對人員造成傷害的事故。
　　到目前，各主要産煤國建立瞭大型瓦斯爆炸試驗巷道。主要有波蘭巴爾巴拉瓦斯煤塵爆炸試驗巷道、日本九州試驗巷道、英國巴赫斯頓試驗巷道、美國布魯斯頓試驗巷道、法國試驗巷道、德國特雷毛尼阿試驗巷道。我國對瓦斯爆炸的研究稍晚於歐美國傢，但是我國對煤礦安全技術的研究一直高度重視。在政府和科技部門的大力支持下，20世紀80年代我國對煤礦瓦斯爆炸機理開展瞭基礎研究。近年來，我國各科研部門和科研團隊建立瞭相關的試驗係統，完善瞭相關的基礎理論和技術支撐體係，取得瞭比較大的進展，開發齣懸掛式水袋和自動式岩粉棚等方法，但是相比於美國和南非開發的主動抑隔爆裝置，顯得比較落後。我國從1981年開始，把開發瓦斯爆炸阻隔爆新裝置、新方法這一計劃列為煤礦安全重點科技攻關項目，煤炭科學研究總院重慶分院建立瞭一條長900m的瓦斯爆炸試驗直巷道，與日本九州煤炭研究中心進行閤作，開展瞭煤礦瓦斯、煤塵爆炸的相關研究。由於開展瓦斯爆炸原型巷道試驗投資巨大，該巷道建設為直巷道，不能夠充分模擬井下復雜網絡巷道瓦斯爆炸的實際情況。北京理工大學爆炸科學與技術國傢重點實驗室、中國礦業大學煤礦瓦斯與火災防治教育部重點實驗室、河南理工大學、煤炭科學研究總院撫順分院、中國科學院力學研究所、南京理工大學能源與動力工程學院也相應建立瞭預混可燃氣體爆炸試驗管道係統，通過研究取得瞭大量成果。
　　一、瓦斯爆炸機理研究
　　國內外對瓦斯爆炸的研究成果錶明，礦井內瓦斯與空氣易形成有爆炸性的混閤氣體，遇到火源就發生爆炸，形成嚴重災害事故。礦井瓦斯的主要成分為甲烷（CH4），瓦斯爆炸可以看作是甲烷氣體在外界熱源激發下的劇烈化學反應過程，其*終化學反應式可簡單錶示如下：
　　（1-1）
　　（1-2）
　　礦井瓦斯爆炸事故發生必須具備三個基本條件：瓦斯濃度處於瓦斯爆炸極限範圍內（5%～16%）；有氧氣存在且*低濃度不低於12%；有大於引燃瓦斯*小點火能0.28mJ的火源存在。
　　瓦斯爆炸過程是一個復雜的化學反應過程，上式隻是反應的*終結果，它遠遠不能錶達瓦斯爆炸過程物理和化學反應的本質特性。當爆炸混閤物吸收一定的能量後，反應物分子內的化學鍵斷裂，離解成兩個或兩個以上的遊離基（自由基）。這種遊離基具有很強的化學活性，成為反應連續進行的氧化中心，在適當的條件下，每個遊離基又可進一步分解，産生兩個或兩個以上的遊離基，如此循環，化學反應速率越來越快。*後發展成為燃燒或爆炸式的反應，*終産物二氧化碳（CO2）和水（H2O）。如果氧不足，反應則不完全，會産生一氧化碳（CO）。
　　實驗研究和事故分析錶明，瓦斯爆炸受很多因素影響，如混閤氣體比、環境壓力、環境溫度等。當有其他可燃氣體混入瓦斯-空氣混閤氣體中時，會造成兩個方麵的影響：一是改變瞭混閤氣體的爆炸下限；二是降低瞭混閤氣體氧氣的濃度。因此，不能采用單純的瓦斯爆炸三角形判彆法來判斷礦井的爆炸危險性。混閤氣體周圍的環境溫度越高，則瓦斯的爆炸界限範圍越大。煤炭科學研究總院撫順分院在內徑60mm的爆炸管中實驗結果錶明，當環境溫度為3000℃時，甲烷的爆炸上限可達17%，下限降到3.5%。
　　甲烷-空氣混閤氣體的爆炸範圍還與爆炸地點的壓力有關，隨著爆炸地點壓力的升高，混閤氣體的爆炸範圍逐漸擴大。
　　煤塵的存在對瓦斯的爆炸下限也會産生影響。實驗證明，當空氣中煤塵雲達到一定濃度時，瓦斯爆炸下限有所下降。並且隨著煤塵雲濃度的升高，瓦斯的爆炸下限繼續下降。
　　我國通常把粒徑在1.0mm以下的煤粒稱為煤塵。由於煤塵爆炸比瓦斯爆炸現象要復雜得多，煤粉的爆炸大大增加瞭甲烷空氣的爆炸威力。為瞭防止可能發生的煤塵爆炸事故，許多學者對煤塵爆炸機理進行瞭研究，他們認為煤塵粒子受熱後生成揮發性氣體，主要成分是甲烷，還有乙烷、丙烷、氫氣和1%左右的其他碳氫化閤物。這些可燃氣體集聚於煤塵顆粒的周圍，形成氣體外殼。當這些氣體外殼內的氣體達到一定濃度並吸收一定能量時，鏈反應過程開始。遊離基迅速增加，發生顆粒的閃燃，若氧化放齣的能量有效地傳遞給周圍的顆粒，並使之參與鏈反應，反應速率急劇增加，達到一定程度時，便發展成爆炸。
　　研究錶明，煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵懸浮在空中（即形成煤塵雲）並達到一定的濃度；具有足夠的能量，有能引起煤塵爆炸的著火源。
　　中國礦業大學趙雪峰等分析煤塵爆炸的機理和過程認為，煤塵懸浮在空氣中，因顆粒小與氧氣接觸麵積增大，加快瞭煤的燃燒速度和強度[3]；煤塵受熱後可産生大量的可燃氣，如1kg的焦煤（揮發分在20%～26%）受熱後可産生290～350L的可燃氣體。煤塵爆炸第*階段，煤塵在熱源的作用下氧化釋放大量可燃氣體；第二階段，可燃氣體和空氣混閤後促使強烈氧化燃燒；第三階段，熱分子傳導和火焰輻射在介質中迅速傳播，煤塵揚起，受熱燃燒，之後燃燒産物迅速膨脹而形成火焰，前麵的壓縮波、衝擊波使火焰前方氣體壓力增*，引起火焰自動加速，繼續循環下去，因煤塵的存在可持續發生劇烈的化學反應，使火焰跳躍或發生爆炸。這個過程是瞬間的。在煤塵爆炸地點發生激烈的化學反應，空氣受熱膨脹形成負壓區，其負壓值可達5MPa，造成逆嚮衝擊波。如爆炸地點仍有煤塵瓦斯時可誘發二次爆炸。該地點爆炸力正反嚮交錯，支架和物料設備移動方嚮紊亂，這是判斷二次爆炸的重要依據。
　　煤礦中發生的重大爆炸事故往往是瓦斯、煤塵都參與爆炸引起的。當瓦斯爆炸後，沉積煤塵在瓦斯爆炸衝擊波的作用下，會從沉積狀態變為飛揚狀態，即形成煤塵雲；而煤塵雲又被瓦斯爆炸火焰點爆或點燃，沿巷道煤塵參與反應，使爆炸得以自身延續和發展，其結果使原來的弱（或較弱）瓦斯爆炸發展成為煤塵參與的強爆炸，從而造成嚴重破壞。費國雲等對瓦斯爆炸誘導煤塵爆炸的機理進行瞭實驗研究，他們認為一旦沉積煤塵粒子受到揚升動力大於所需的*小動力，則煤塵粒子被飛揚起來。不同的煤塵粒子運動的軌跡各不相同，煤塵粒子在飛揚過程中還會相互碰撞，以上這些因素使煤塵粒子在爆壓作用下形成紊流狀態。由於瓦斯爆炸的火焰也隨巷道傳播，當遇到飛揚區中達到爆炸濃度的煤塵時，就會發生爆炸。
　　二、瓦斯爆炸衝擊波傳播規律研究
　　瓦斯爆炸衝擊波的傳播空間可以分為一般空氣區和瓦斯燃燒區。在瓦斯燃燒區內衝擊波和火焰波並存，火焰與衝擊波是伴生的。瓦斯爆燃情況下衝擊波傳播速度大於火焰傳播速度，衝擊波擾動火焰前未燃瓦斯，使瓦斯燃燒速度加快，火焰的傳播速度增加。在爆轟情況下，瓦斯燃燒速度明顯大於衝擊波傳播速度，*大燃燒速度可以達到2500m/s，一般是由瓦斯爆炸引發煤塵參與爆炸纔能齣現這種情況。
　　在瓦斯爆炸一般空氣區內，主要研究瞭衝擊波傳播影響因素及衝擊波在復雜網絡情況下的傳播規律。蘇聯學者C.K.薩文科建立瞭瓦斯爆炸管道試驗係統，利用直徑125mm、300mm的管道研究衝擊波的傳播規律，得齣瞭衝擊波在巷道分叉和拐彎情況下的衰減係數，確定瞭衝擊波與巷道截麵尺寸和巷道粗糙度的關係，對衝擊波在復雜網絡巷道內的傳播規律做瞭初步研究[4]。澳大利亞的A.K.格林對衝擊波傳播規律進行過探討[5]。日本學者Y.Inaba對瓦斯爆炸在半開放空間的傳播特性進行瞭研究[6]。Lebecki分析瞭壓力波的形成及壓力波轉變為衝擊波的條件[7]。Pickles用綫性理論分析瞭瓦斯爆炸衝擊波的産生問題[8]。
　　楊國剛、楊科之等通過數值計算得齣瞭空氣衝擊波在直巷道內的傳播規律[9,10]。王來、覃彬通過數值計算瞭爆炸衝擊波在45°、90°拐彎處的衰減係數。麯誌明通過

勘探深邃，解析地質：一部關於煤層氣動力學與岩層力學行為的綜閤論述 書名： （此處應為另一部不同的、但與煤礦安全或地質工程相關的書籍名稱，例如：《非常規油氣藏滲流動力學與儲層改造技術》或《地下工程圍岩穩定性分析與監測預警係統構建》） 本書簡介： 本書聚焦於當前能源勘探與地下工程領域中的核心挑戰——非常規油氣藏的滲流行為、儲層改造的復雜性，以及復雜地質條件下的岩層力學響應機製。它並非涉及爆炸傳播或直接的瓦斯爆炸傷害模型，而是從更基礎和宏觀的流體力學、岩石物理以及結構工程學的角度，為讀者提供一套嚴謹的理論框架和實用的分析工具。 全書分為五大部分，共計二十章，內容深度涵蓋瞭從微觀孔隙尺度到宏觀工程尺度的多尺度問題。 第一部分：非常規油氣藏滲流理論與模型重構（約350字） 本部分旨在突破傳統達西定律在低滲透率和非常規儲層（如頁岩氣、緻密砂岩氣）中的適用性限製。我們首先係統迴顧瞭多孔介質中流體流動的基本方程，重點探討瞭滑脫效應、Klinkenberg效應在乾氣和濕氣流動中的定量描述。隨後，引入瞭基於格子玻爾茲曼方法（LBM）和擴展隨機網絡模型（SRNM）的數值模擬技術，用於刻畫極低滲透率下氣體的真實流動路徑與阻力。 核心章節深入分析瞭應力敏感性對滲透率的影響。通過高精度三維CT掃描和原位壓力測試數據，我們構建瞭考慮孔隙結構演變（如壓裂誘導裂縫的開啓與關閉）的耦閤滲流模型。該模型不僅考慮瞭有效應力的變化，還將分子間作用力納入考慮，尤其適用於超臨界流體在微納孔隙中的輸運分析。最後，本部分提齣瞭一個修正的復閤導數分析方法，用以準確識彆儲層中的多重流動錶徵期，輔助確定儲層的實際有效半徑和非均質性指數。 第二部分：儲層改造工程的力學與流體耦閤分析（約400字） 儲層改造（如水力壓裂）是釋放非常規油氣潛力的關鍵技術。本部分的核心在於解析壓裂過程中流體動力學與岩石力學的強耦閤機製。 我們詳細闡述瞭非綫性粘彈性地質材料在瞬態高壓作用下的本構關係。重點研究瞭縫洞網絡（Fracture Network）的幾何形態演化，利用離散元法（DEM）和有限元法（FEM）相結閤的混閤數值方法，模擬瞭復雜斷層、節理係統對裂縫萌生、擴展和轉嚮的影響。特彆地，我們提齣瞭一個評估支撐劑鋪置效率的新指標，該指標綜閤考慮瞭流體剪切稀化、支撐劑沉降動力學以及裂縫壁麵的摩擦係數。 針對體積壓裂技術，本書引入瞭“壓力波前”的概念，分析瞭多簇井眼在近場區域的應力乾擾效應。通過建立一套“地層-壓裂液-支撐劑”三相瞬態質量守恒方程組，我們能夠預測不同排量和摩阻係數下，裂縫尖端區域的有效淨應力分布。最後，本部分探討瞭地層水對水泥環穩定性的長期影響，並提齣瞭一種基於聲發射技術的裂縫監測與後期維護策略。 第三部分：復雜地質環境下的岩層力學響應與穩定性（約350字） 本部分將視角轉嚮瞭地下深部開采活動對周邊岩體的長期影響。研究對象包括高地應力、高地溫環境下的隧道、煤層（非開采區）及礦井頂闆的力學響應。 我們係統梳理瞭岩爆傾嚮性判據的局限性，並基於能量耗散原理，提齣瞭一個修正的三維應力狀態下岩體失穩臨界判據。該判據考慮瞭岩石的宏觀損傷纍積過程，而非僅僅依賴於單一的強度比值。重點分析瞭時間依賴性，即蠕變和應力鬆弛在深部岩體結構中的作用，特彆是對於軟弱岩層和含水層。 為瞭解決監測數據的不確定性，本書引入瞭卡爾曼濾波與粒子濾波相結閤的自適應監測係統，用於實時解算地下結構體的邊界條件和內場應力場。對節理岩體（JRC/JCS）的描述，采用瞭基於拓撲結構分析的概率模型，而非簡化的經驗公式。最後，本書針對大型地下硐室的開挖支護，提齣瞭一套基於風險評估矩陣的動態支護優化設計流程，確保工程結構的長期安全。 第四部分：地熱資源開發與地下熱力學（約250字） 關注新興能源領域，本書探討瞭地熱係統中的傳熱傳質過程。核心在於理解地層熱響應與地下水循環的耦閤機製。 我們運用混閤有限體積法模擬瞭封閉和連通地熱係統中的熱對流和導熱過程。重點關注瞭由於水循環速度變化導緻的溫度礦化度效應（TDS effect），這直接影響到熱流體的采熱效率和管道結垢問題。針對增強型地熱係統（EGS），本書提齣瞭一種基於非均勻介質熱耗散模型的優化壓裂方案，旨在最大化注入流體與高溫岩體之間的熱交換麵積，並詳細分析瞭長期循環對井筒完整性的熱衝擊影響。 結語 本書是一部麵嚮高級研究人員、工程師和地質學傢的專業參考書。它以嚴謹的數學建模、先進的數值模擬技術和豐富的工程案例為支撐，緻力於解決當前復雜地質條件下能源開采與地下工程穩定性的前沿科學問題，為提高資源開發的安全性和經濟性提供堅實的理論基礎。全書強調多學科交叉融閤，是理解和應對復雜地球係統工程挑戰的必備參考。

評分☆☆☆☆☆

我是一個偏好跨學科研究的讀者，這本書在我眼中最亮眼的地方在於它對“多場耦閤”現象的細緻剖析。它清晰地展示瞭，在瓦斯爆炸這個多相流體動力學事件中，熱、力、化學反應是如何在一個極短的時間尺度內相互作用並影響最終後果的。作者在分析過程中，大量引入瞭非平衡態熱力學的觀點，這一點在傳統安全工程教材中是比較少見的。我特彆關注瞭其中關於“爆炸産物組分變化對環境持久性影響”的論述，這為後續的生態恢復和長期環境監測提供瞭一個前瞻性的理論基礎。雖然書中的某些高級統計分析部分需要反復閱讀纔能完全消化，但這恰恰證明瞭其內容的深度和廣度。它成功地將基礎物理學原理與最前沿的工程應用挑戰連接起來，為解決現實世界中那些“老大難”問題提供瞭理論武器。這本書讀完後，我感覺自己的知識邊界被拓寬瞭不少，對未來的科研方嚮也有瞭更清晰的定位。

評分☆☆☆☆☆

從實用性角度來看，這本書無疑是行業內的標杆之作。它沒有停留在理論層麵的炫技，而是始終將目光聚焦於“如何通過更精準的預測來減少人員傷亡和財産損失”。我最欣賞的一點是，作者在章節末尾往往會設置“工程啓示”或“模型局限性討論”，這使得讀者在學習復雜理論的同時，能夠時刻保持一種批判性思維，清楚地知道理論模型在實際部署時可能遇到的現實障礙和誤差來源。例如，對於不同地層結構的滲透率變化對爆炸波傳播路徑的影響分析，作者給齣瞭詳細的敏感性分析圖錶，這對於礦區勘探和優化爆破方案具有直接指導意義。總而言之，這本書不僅僅是一部教科書，它更像是一份集閤瞭頂尖專傢多年心血的“操作手冊”，充滿瞭真知灼見，是專業人員案頭必備的工具書，能有效提升我們在麵對極端復雜安全情景時的掌控力和預見性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也體現瞭齣版方對內容的尊重。紙張的質感很好，印刷清晰，那些復雜的圖錶和公式在黑白或彩色插圖中都得到瞭完美的呈現，這一點對於技術類書籍來說至關重要。我注意到，作者在引用文獻時非常審慎，引用範圍覆蓋瞭近幾十年的經典文獻和最新的國際會議論文，顯示齣其研究的廣度和深度。更值得稱贊的是，在討論到“傷害模型”的部分時，作者並沒有簡單地套用通用的衝擊波模型，而是結閤瞭不同材料（如岩體、人員防護設施）的非綫性響應特性，構建瞭一個更具適應性的評估體係。這種對細節的執著追求，體現瞭作者對工程安全倫理的深刻理解。對於那些需要進行風險評估和製定應急預案的管理者來說，這本書提供的不隻是數據，更是一種決策的科學依據和方法論的升級。它讓我開始反思，以往我們基於經驗做齣的很多安全判斷，在更嚴格的科學審視下，是否還有提升的空間。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為那些對地質工程和安全管理抱有極大熱情的人量身定做的！我得說，翻開這本書，首先映入眼簾的是那種嚴謹到令人敬畏的科學態度。作者似乎沒有放過任何一個可以深入挖掘的角度，從理論基礎的構建到實際案例的分析，都展現齣瞭極其紮實的功底。特彆是那些關於流體力學和熱力學在特定環境下的耦閤問題，讀起來讓人拍案叫絕。作者不僅清晰地闡述瞭復雜的物理現象，更重要的是，他提供瞭一套係統的分析框架，讓讀者能夠真正理解爆炸過程中的能量傳遞機製。我尤其欣賞其中關於數值模擬方法的討論，那些詳盡的參數設置和邊界條件的考量，對於實際工程應用者來說，簡直是如獲至寶。這本書絕不是那種浮於錶麵的科普讀物，它要求讀者具備一定的專業背景，但迴報絕對是巨大的——它能極大地提升你對這類災害發生的本質認識。我強烈推薦給所有在礦山安全、隧道工程領域深耕多年的專業人士，這本書能幫你把知識體係重塑到一個更高的維度。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我剛拿到這本書的時候，心裏還有點打鼓，擔心內容會過於晦澀難懂。畢竟，“復雜條件”這四個字就足夠讓人望而生畏瞭。但讀進去之後，我發現作者在敘述邏輯上做瞭大量的匠心設計。他沒有一開始就拋齣那些復雜的數學模型，而是先通過大量的宏觀現象描述，將讀者帶入一個真實的、充滿挑戰性的工作場景中。這種“情景導入”的手法，極大地降低瞭初次接觸者的閱讀門檻。接著，在深入到微觀機理層麵時，作者又巧妙地穿插瞭曆史上的經典實驗數據和最新的研究成果進行對比驗證，使得理論的推導過程顯得非常具有說服力。我個人覺得，這本書在“知識遷移”方麵做得非常成功，它不僅僅是知識的堆砌，更像是一場精心策劃的思維訓練營。讀完後，我感覺自己對“如何設計一套能夠在極端環境下依然穩健運行的安全預警係統”有瞭全新的思考角度。這對於提升工程實踐中的創新能力，有著不可估量的助益。