近些年来我国煤炭行业矿井瓦斯煤尘爆炸事故频繁发生。而几乎所有的爆炸情况下都存在设备、机械等大量的障碍物,正是这些障碍物的存在,增大了爆炸的威力,造成了更大的损失。要防止煤尘与可燃气体混合物的爆炸,首先要确定煤尘和燃气混合物的爆炸威力和特性,而目前对于含杂混合物煤尘爆炸,尤其是障碍物对瓦斯-煤尘混合物爆炸影响的研究还比较少。本文针对有障碍物存在条件下甲烷—煤粉混合物的爆炸特性进行了实验研究。本次研究的主要工作和结论如下:(1)根据标准设计了一套可抽式障碍物粉尘-燃气爆炸实验装置系统,实现了对煤尘、甲烷、障碍物参数的控制和对爆炸压力波、最大爆炸压力、最大压力上升速率以及爆炸时间等粉尘爆炸特性参数的实验测试。(2)障碍物对煤尘-甲烷爆炸具有显著的加速效果,与没有障碍物相比,有障碍物存在时,爆炸时间从70ms减少到约20ms:压力波在管道中传播的加速机理,主要应归因于障碍物诱导的湍流对燃烧过程的正反馈。(3)研究了障碍物结构、障碍物位置、障碍物数目、障碍物阻塞比对最大爆炸压力,最大压力上升速率以及爆炸时间在管道中的变化情况的影响。从研究的六种不同形状的障碍物来看,正方形障碍物具有最大的爆炸增速作用,圆形障碍物的增速效果最差,三角形的增幅效果处于它们之间:当障碍物之间间距接近管径长时,管内具有最大的压力上升速率;当障碍物个数为15个时,管内出现最大爆炸压力和最大压力上升速率;当阻塞率k为0.5时,爆炸压力和压力上升速率最大。(4)研究了甲烷—煤粉混合物组成特性对爆炸的影响。随煤粉粒径的减少,最大爆炸压力和最大压力上升速率都增加;随着煤粉浓度的增加,最大爆炸压力和最大压力上升速率先增加后减少,并在500g/m~3时它们都达到最大值;随着甲烷浓度的增加,最大爆炸压力和最大压力上升速率都先增加后减少,在甲烷体积分数约为6—7%时,管内出现最大爆炸压力和最大压力上升速率的最大值。本文的创新点:(1)对管道内存在障碍物时甲烷-煤粉混合物的爆炸特性进行研究,获得了障碍物形状、尺寸、数量等对爆炸特性的影响规律。即从研究的六种不同形状的障碍物来看,正方形障碍物具有最大的爆炸增速作用,圆形障碍物的增速效果最差,三角形的增幅效果处于它们之间;当障碍物之间间距接近管径长时,管内具有最大的压力上升速率;当障碍物个数为15个时,管内出现最大爆炸压力和最大压力上升速率;当阻塞率k为0.5时,爆炸压力和压力上升速率最大。(2)煤尘-甲烷混合物爆炸实验结果表明,煤尘粒径越小,爆炸威力越大;煤尘浓度为500g/m~3、甲烷浓度为6-7%时,爆炸威力最大。