Определение давления ударной волны

При взрыве сложных газопылевоздушных смесей формируются ударные волны (УВ), интенсивность которых не превышает давлений, возникающих при взрыве стехиометричсской (9,5%) метановоздушной смеси, равномерно распределенной по длине и сечению выработки. Поэтому при определении давлений УВ в зоне горения газопылевоздушной смеси предполагается, что взрывается стехиометрическая смесь метана с воздухом.

Для определения давления ударной волны, формирующихся при взрыве газов и пыли в системе горных выработок, необходимо составить расчетную схему. На ней должны быть указаны длина каждого участка, закрепленного однотипной крепью, вид крепи, периметр и площадь поперечного сечения выработки, все местные сопротивления в виде сопряжений, поворотов и т. п.

Приведенные диаметры каждого t-ro участка рассчитывают по формуле

d_прi = 4S_i/П_i,

где Si_i— площадь поперечного сечения выработки i-гo участка, м2; П_i — периметр выработки i-ro участка, м.

Связь между площадью поперечного сечения выработки и ее периметром показана ниже.

Определяют суммарную безразмерную длину активного участка взрыва от очага воспламенения до границы раздела «горючая смесь — воздух» по формуле

где L_i — длина t-ro участка расчетной схемы, м; i=l, 2, ...— число участков но расчетной схеме; n — фактическое число участков.

По графику (рис. 7) находят давление сформировавшейся УВ. Для определения давления уларной волны в зоне горения по этому графику необходимо из точки на оси OL̅, которая соответствует величине L̅, определенной по формуле, восстановить перпендикуляр до пересечения с кривой  ∆Рф = ƒ(L̅). Из точки пересечения перпендикуляра с кривой изменения давления провести линию, параллельную оси OL̅, до пересечения с осью давления ∆Рф. Найденное значение будет соответствовать давлению во фронте ударной волны в зоне горения.

В тех случаях, когда суммарная безразмерная длина L̅ ≥ 65, а также при L̅ ≥ 15, когда выработка сильно загромождена оборудованием, крепежными материалами и т. п. или нет достоверных сведений о загроможденности выработок, в которых предполагается горение, давление во фронте УВ следует принимать равным 2,8 МПа.

После прекращения горения газопылевоздушной смеси наступает режим распространения ударной волны но горным выработкам. При этом предполагается отсутствие горючих компонентов (взрывчатых концентраций метана, угольной пыли и т. п.) в примыкающих к активному участку горных выработок.

Для предотвращения распространения взрыва за расчетные границы активного участка во всех примыкающих к нему горных выработках угольная пыль должна быть обмыта или связана ПАВ на расстоянии не менее двух длин активного участка.

Если эти мероприятия осуществить не удается, то границей зоны горения следует считать конец последнего запыленного участка выработки. Определение давления во фронте УВ для дальнейших расчетов в этом случае следует производить по безразмерной длине L̅, вычисленной по расстоянию от источника воспламенения до конца запыленного участка. Рис. 7. График зависимости давления во фронте ударной волны ∆Рф от безразмерной длины выработки L̅