事故。有效防止瓦斯爆炸事故是改善我国煤矿安全状况的重中之重〔1〕。要想了解瓦斯爆炸冲击波在巷道中的衰减规律和对井下构筑物或障碍物的破坏作用,就必须首先了解瓦斯爆炸的传播机理。
2.1 掘进巷道瓦斯爆炸的基本模型
(1)物理模型建立的条件。①本文讨论的瓦斯爆炸发生在一端封闭、一端开口的平直掘进巷道中,初始状态为常温、常压,声速为当地声速。以点源来点燃爆炸,点燃位置位于巷道的封闭端;②为研究方便,假设壁面光滑且刚性。爆炸冲击波一般是在扰动区内在与壁面的相互作用后形成稳定激波的;③由于瓦斯爆炸过程中产生的爆炸冲击波的高速度,爆后形成的混合气体高温、高压,因此,冲击波在这种介质中传播和衰减时可忽略质量力、粘性和热传导,但不是以忽略压缩性。
(2)物理模型的建立。以直的掘进巷道为研究对象,发生瓦斯爆炸时其作用相当于一维管道〔2〕,如图1。
2.2 传播途径
矿井瓦斯爆炸的传播过程属于可燃性预混气体在管道类空间中爆炸的传播过程。由于传播过程中的气体流场的复杂性和冲击波的存在,研究这一领域的问题历来困难重重。对煤矿瓦斯爆炸现象的研究,Riemann首先从理论上推导出可压缩流体高速度运动可以产生激波,激波是一个压力、密度、温度发生突变的间断面。20世纪初, Chapman和Jouguest建立了爆轰波传播的C
