王毅， 王海燕， 张雷， 胡浪

(中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院， 北京 100083)

0 引言

煤炭是我国工业和社会的主要能源。瓦斯爆炸对煤炭安全开采构成重大威胁。由于煤矿采空区内部存在大量遗煤[1-2]，经氧化后可形成煤自燃现象，当采空区涌出的瓦斯遇到煤自燃高温区域时可导致瓦斯爆炸事故的发生[3]。例如，吉煤集团通化矿业集团公司八宝煤业公司“3·29”瓦斯爆炸事故中，诱发瓦斯爆炸的火源就是煤自燃[4]。同时，采空区内部存在堆积的煤尘[5]，煤自燃高温区域也可能诱发瓦斯/煤尘爆炸事故，使煤炭安全开采面临重大挑战[6]。开展煤自燃诱发瓦斯和煤尘燃烧与爆炸的研究对实现煤炭工业安全生产具有重大意义。

由于全面的矿井爆炸试验十分昂贵且耗时，国内外学者基于电火花诱发方式，使用实验室规模设备对瓦斯和煤尘爆炸、传播特性进行了研究。文献[7]最早开展了煤尘和气体爆炸研究，发现可燃粉尘与可燃气体混合物的爆炸比单一爆炸更为容易和剧烈。C. H. Medina等[8]利用1 m3ISO爆炸容器试验装置对煤尘爆炸进行研究，发现高表面积煤尘由于煤焦的高孔隙率促进氧气扩散，使爆炸更为严重。Liu Qingming等[9]采用大型爆炸管对甲烷和煤尘爆炸特性进行研究，发现甲烷和煤尘对压力上升和火焰速度有较大影响。刘贞堂等[10]采用20 L球形爆炸装置研究了煤尘浓度、粒径、点火能量等对煤尘爆炸特征参数的影响。李晓亮等[11]采用20 L球形爆炸装置研究了煤尘浓度、粒径、点火能量对煤尘二次爆炸燃烧持续时间及残留气体的影响。……