CN101015729B - 抑制可燃物爆炸传播的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种抑制可燃物爆炸传播的方法及装置，在受限空间可燃物爆炸危险存在的巷道或墙体内预设多个真空腔体装置，真空腔体装置封口面对可能发生爆炸的空间；设置的真空腔体内表面敷设有吸波吸能层，其封口处设有受环境压力变化影响的弱面板。当可燃物发生爆炸时，预设在爆炸现场的真空腔体一旦接收到爆炸冲击波，真空腔体的弱面板即刻碎裂，将爆炸产生的膨胀气体、爆炸冲击波、爆炸火焰等吸入真空腔体内，由于真空腔体内是负压和真空，便可大量的吸收爆炸产生的膨胀气体和爆炸能量，最大限度地抑制爆炸冲击波和爆炸火焰的传播速度，可有效地避免爆炸灾害的进一步扩大，从而大大地减少爆炸灾害造成的人员伤亡和财产损失。

Description

抑制可燃物爆炸传播的方法及装置

技术领域

本发明涉及抑制可燃物爆炸传播的方法及转置，尤其适用于存在安全隐患易燃易爆的矿井巷道，也适用于其它受限空间可燃物爆炸危险存在的场所。

背景技术

据文献和媒体报道，全世界由于可燃物爆炸而造成的人员伤亡和财产损失是十分巨大的。在我国，煤矿瓦斯、煤尘爆炸时有发生，其灾难性的后果是十分严重的。为解决这一问题，煤矿生产过程中广泛采用水槽、水袋和岩粉棚等隔爆棚设施，又称无源隔爆棚，属于被动式隔爆装置，分别以水和岩粉作为消焰剂。消焰剂要求质高量足，动作时必须雾化充分。隔爆棚动作的触发和消焰剂的喷撒都是由瓦斯、煤尘爆炸所产生的前驱压力波完成的。当发生瓦斯、煤尘爆炸时，在爆炸火焰到达隔爆棚区前，爆炸产生的前驱压力波掀翻盛放岩粉的木板或使水槽、水袋破碎，形成弥漫飞扬状态的惰性岩粉或水雾，在巷道中形成扑灭火焰的抑制带，起到吸热、降温、阻燃的作用，使瓦斯煤尘爆炸火焰限制在爆源附近，从而达到隔断爆炸传播、限制事故灾害范围继续扩大的目的。煤矿隔爆棚发挥隔爆作用的前提条件有两个：一是前驱压力波能掀翻隔爆棚，形成悬浮状态的岩粉或水雾带；二是爆炸火焰滞后前驱压力波到达隔爆棚的时间大于隔爆棚的动作时间过程，同时又小于隔爆棚的动作时间与水雾或岩粉的持续时间之和。

通过大量调查分析发现，水棚和岩粉棚等阻隔爆装置在控制瓦斯爆炸灾害方面起到一定作用，但使用时普遍还会存在一些不足，出现装置失效的情况，并且有的抑爆剂(机酸盐、碳酸盐和单铵磷酸盐等)的成本比较昂贵。水棚的水分易蒸发、缺失，需要经常冲水、换水，增加工人的工作量和劳动强度，尤其是在风量大、气温高的采区，水中易混入矿尘，造成灭火水雾因水量不足而不能有效隔断爆炸火焰的传播。回采巷道中的水袋棚，按设计规定应该采用易脱钩吊挂的方式，但实际应用中的水袋棚脚多用铁丝拴吊于棚梁上，使得这一被动形式的隔爆设施在动作时雾化愈加不充分，大大降低隔爆的效果。井下潮湿环境会使岩粉棚中干燥的岩粉吸湿结块，岩粉棚隔爆设施动作后减少、甚至失去飞扬能力，不能形成有效的岩粉烟，还易混入煤尘等可燃物，从而降低甚至失去隔爆性能。在对岩粉的惰性取样分析化验时，若发现可燃物含量超过设计规定，须更换岩粉，这给技术管理工作增加了难度。如果阻隔爆装置的动作压力过低，即灵敏度过高，则火焰前面较远处前驱压力波的较低冲击压力会使阻隔爆装置开始动作，在火焰到达前就释放出了抑制剂，这样在火焰到达阻隔爆装置位置时，由于抑制剂已被提前释放出来，且因重力作用大部分已沉落到巷道的底板上，只剩下悬浮在空间中浓度较低的抑制剂。虽然含有抑制剂的瓦斯气体可能超出了爆炸极限，但由于爆炸火焰具有较高的内聚力和较好的整体性，火焰仍可能在巨大的爆炸产物压力的推动下，穿过该区域并引爆前面的瓦斯气体而继续向前传播，阻隔爆装置起不到阻隔爆的作用。如果阻隔爆装置的动作压力高于前驱压力波的压力，或阻隔爆装置的动作延迟时间超过了火焰到达装置所需的时间，其释放的抑制剂就会降落在火焰区后部，甚至落在火焰区之后，则未受到抑制剂影响的火焰前部就会继续向前传播，阻隔爆装置也起不到阻隔爆的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制可燃物爆炸传播的方法及装置，其方法阻隔爆效果好；其装置结构简单、便于施工、造价低。

本发明的抑制可燃物爆炸传播的方法是：在受限空间可燃物爆炸危险存在的巷道或墙体内预设多个真空腔体装置，真空腔体装置封口面对可能发生爆炸的空间；所述多个真空腔体装置分别设在暴炸现场两侧通道的巷道或墙体的巷帮或墙壁内。

本发明的抑制可燃物爆炸传播的装置是：它由真空腔体装置构成，腔体装置包括一真空腔体，真空壳体的内表面敷设有吸波吸能层，真空腔体封口处设有受环境压力变化影响的弱面板；所述吸波吸能层的材料为石棉层；所述弱面板为玻璃或陶瓷。

将真空腔体装置按上述方法预设在有可燃物爆炸危险的场所，一旦发生爆炸，装置即刻启动，可达到吸波吸能的作用，阻止爆炸灾害的进一步扩大。通过大量的实验验证，当司燃物发生爆炸时，预设在爆炸现场周围的真空腔体一旦接收到爆炸冲击波，真空腔体的弱面板即刻脆裂，由于真空腔体内是负压和真空，便可大量的吸收爆炸产生的膨胀气体和爆炸能量，最大限度地抑制了爆炸冲击波和爆炸火焰的传播速度。经在20米长的瓦斯爆炸试验管道上做的有真空腔体和无真空腔体的对比试验，结果表明：当试验管道尚无真空腔体，爆炸发生时，管道内的压力骤然上升，最高达到0.7MPa，爆炸能量巨大；当在实验管道上加上真空腔体装置后，从真空腔体的弱面板开始脆裂的那一刻起，管道内所有监测点的压力骤然下降，爆炸能量显著减弱，爆炸火焰熄灭，阻隔爆效果十分明显。其方法简单易行，装置结构简单，造价低，使用方便，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明方法实例一布局示意图。

图2是本发明方法实例二布局示意图。

图3是本发明装置结构图。

图中：1和2-巷道或墙体，3-爆炸现场，4-真空腔体装置，4-1-真空腔体，4-2-弱面板，4-3-吸波吸能层。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

实例一、图1是某一受限空间内可燃物爆炸的示意图，1是后墙体，2是前墙体，3是爆炸现场，在爆炸现场3左右两侧通道的前墙体2(也可以在后墙体1)内各并列预设两个抑制可燃物爆炸传播的真空腔体装置4，真空腔体装置4封口面对可能发生爆炸的空间，根据现场实际情况真空腔体装置4可设置多个。真空腔体装置4由真空壳体4-1和镶嵌在其封口处的弱面板4-2构成，真空壳体4-1的内表面敷设有吸波吸能层4-3，吸波吸能层4-3采用难燃或不燃、表面有特殊形状的材料制作，如多孔或网状的石棉层材料；图3所示。弱面板4-2采用有一定的耐压强度且易碎的材料制成，如玻璃或陶瓷，其厚度由真空腔体弱面板4-2的大小试验确定，在实验室实验时，由于真空腔体较小，采用的玻璃厚度为4～5mm。弱面板4-2能感知环境的压力变化，一旦环境压力达到超压，即刻碎裂。当爆炸现场3发生爆炸时，真空腔体4-1对应的弱面板4-2立即感受到爆炸产生的超压而发生碎裂，真空腔体4-1将爆炸产生的膨胀气体、爆炸冲击波、爆炸火焰等吸入真空腔内，从而有效避免爆炸灾害进一步扩大。

实例二、图2所示，与实例-基本相同，不同之处只是在爆炸现场3左右两侧通道的前墙体2和后墙体1内各预设一个真空腔体装置4，根据现场实际情况，也可以各预设两个真空腔体装置4。

Claims (3)

1.抑制可燃物爆炸传播的方法，其特征在于：在受限空间可燃物爆炸危险存在的巷道或墙体(1、2)内预设多个抑制可燃物爆炸传播的由真空腔体(4-1)和镶嵌在其封口处的弱面板(4-2)构成的真空腔体装置(4)，真空腔体装置(4)封口处设有受环境压力变化影响的玻璃或陶瓷材料制成的弱面板(4-2)，弱面板(4-2)面对可能发生爆炸的空间。

2.根据权利要求1所述的抑制可燃物爆炸传播的方法，其特征在于：所述多个真空腔体装置(4)分别设在爆炸现场(3)两侧通道的巷道或墙体(1、2)的巷帮或墙壁内。

3.根据权利要求1所述方法的抑制可燃物爆炸传播的装置，其特征在于：它由真空腔体装置(4)构成，真空腔体装置(4)包括真空腔体(4-1)，真空腔体(4-1)的内表面敷设有难燃或不燃的多孔或网状的石棉层材料制作的吸波吸能层(4-3)，真空腔体(4-1)封口处设有受环境压力变化影响的玻璃或陶瓷材料制成的弱面板(4-2)。 

Images