中国安全科学学报

作者：邵昊, 蔡毅, 杨涛, 吴征艳, 胡焕, 姚志远

单位：1 中国矿业大学 安全工程学院,江苏 徐州 221116；2 中国矿业大学 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏 徐州 221116；3 华北科技学院 矿山安全学院,河北 廊坊 065201

关键词：页岩气,甲烷(CH₄),狭缝,燃爆,爆燃转爆轰(DDT)

基金：国家重点研发计划项目(2020YFA0711800); 国家自然基金面上项目资助(52274200); 河北省杰出青年基金资助(E2023508019); 中央高校基本科研业务费资助(3142021008)

为阐明页岩储层甲烷(CH4)原位燃爆在狭缝内爆燃转爆轰(DDT)距离、最大爆炸压力(Pmax) 等传播特性,自主搭建多尺寸可调的三维平板狭缝燃爆试验系统,开展4种水力直径下的甲烷-氧气预混燃爆试验,并结合数值模拟研究高压状态下的页岩气燃爆特性。结果表明:甲烷-氧气预混气体在水力直径1.9~11.43 mm内可以维持燃爆自持传播;Pmax与最大爆炸升压速率均与初始压力成正比,呈现线性增长的关系;在水力直径11.43 mm下甲烷-氧气预混气体Pmax接近理论爆轰压力,随着水力直径的减小,Pmax与初始压力的倍率逐渐降低;初始压力与DDT距离间符合幂函数关系,提升初始压力或降低水力直径,均可缩短DDT距离,从而加快DDT的发生;高压条件下页岩气爆炸特性模拟结果表明,甲烷-氧气预混气体爆炸超压可达到330 MPa,能够对岩石裂隙充分压裂。

来源：2025年第4期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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