该项目属矿山安全学科。瓦斯爆炸是中国煤矿事故的头号杀手。随着煤矿开采深度和瓦斯抽采量的增加，抽采管路日趋增长和复杂化，煤矿井下潜在的诱发灾变因素也越来越多。惰性气体和细水雾是常用的清洁型抑爆剂，然而惰性气体抑爆浓度高达28%以上，纯细水雾抑爆效果受到爆炸强度和水雾密度、粒径等因素影响，在抑爆中存在效果不稳定、质量浓度要求高和水雾分布不均等问题。针对清洁高效抑爆需求，该项目基于抑爆炸过程的动态分析技术，正确预测爆炸过程中的状态演变，为抑爆技术优选提供技术支撑；研究惰性气体与超细水雾抑制瓦斯爆炸协同规律和增效机理，确定气液两相抑爆的关键控制参数；研发含添加剂双流体惰化细水雾抑爆技术，实现高效抑爆；开发出面向采面、上隅角和抽采管网的气液两相抑爆-多孔介质阻爆相结合的抑爆减灾技术及装备，构建了主动式防爆-阻爆综合防护系统。主要科技创新有：

1)建立了气液两相介质抑爆协同耦合理论 获得了抑爆过程中火焰面气相燃烧反应速率、水雾蒸发速率、超压、火焰速度、温度等演化规律，建立了惰性气体/细水雾抑爆传热-传质耦合模型，阐明了气液两相抑爆的相间耦合机制和协同机理，为惰性气体与超细水雾协同抑制瓦斯爆炸技术及装备提供理论支撑。

2)发现了惰性气体与超细水雾抑制瓦斯爆炸协同规律 针对惰性气体使用浓度高、细水雾抑爆效果不稳定和浓度高等问题，研究了CO₂、N₂、Ar和He与超细水雾共同抑制瓦斯爆炸的衰减规律，发现气液两相介质抑爆具有显著的协同增效作用，可实现少量抑爆剂完全惰化9.5%甲烷/空气预混气；分析了惰性气体种类、体积分数和超细水雾质量浓度等对协同抑爆效果的影响，提出了惰性气体与超细水雾抑制瓦斯爆炸的协同规律，确定了气液两相协同抑爆技术的关键控制参数。

3)研发了含添加剂双流体惰化细水雾抑爆技术及装备 为了实现高效抑爆，研制出性能优异的细水雾化学添加剂，优化添加剂技术指标与制备工艺，获得了含添加剂双流体惰化细水雾抑制瓦斯爆炸的抑制规律，使抑爆效率提高3倍，并开发出适合井巷和抽采管网的高效抑爆技术及成套装备。

4)构建了气液两相抑爆、多孔介质阻爆相结合的抑爆减灾综合防护系统 研究了细水雾-多孔介质联合抑爆、阻火的耦合效应，研制了具有阻燃泄压功能的瓦斯抑爆自动安全门，最大减低爆炸过压达81.6%，满足了灾变时期高效阻火泄压以及应对多次爆炸需要，保障矿井正常通风、人员疏散安全。

该项目在惰性气体与超细水雾协同抑爆技术及装备方面取得了重要突破，经鉴定达国际先进水平。项目授权实用新型专利5项；发表论文31篇，其中SCI12篇，EI10篇；研究成果在河南巩义等地应用，大幅提高了瓦斯抽采系统，保证安全开采190万吨煤，3年累计创产值29693万元，取得显著经济和社会效益，对中国矿山安全做出重要贡献。

成果说明

该项目实施以来，惰性气体与超细水雾协同抑制瓦斯爆炸系统、阻燃泄压安全门技术在河南红旗煤业有限公司各属矿井和河南焦作演马庄矿上隅角、掘进工作面、抽采管网等部位进行了工业化应用，提高了瓦斯爆炸抑制的可靠性和有效性，有效保障了煤矿企业安全高效生产，促进了瓦斯高效抽采，实现了采面安全开采、抽采管路的安全输送和机组的安全运行，具体显著的安全、社会和经济效益。

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