CO2-超細(xì)水霧對瓦斯/煤塵爆炸抑制特性研究*

裴 蓓，李 杰，余明高，韋雙明，楊雙杰，溫小萍

(1.河南理工大學(xué) 煤炭安全生產(chǎn)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 焦作 454003；2.重慶大學(xué) 煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400044)

0 引言

瓦斯煤塵爆炸往往造成礦井重大惡性事故?，F(xiàn)有研究表明，瓦斯/煤塵復(fù)合體系的爆炸特性比單純的氣相爆炸反應(yīng)要復(fù)雜的多[1]危險(xiǎn)性也更高。馮永安等[2]利用20 L爆炸球?qū)嶒?yàn)裝置對煤塵及瓦斯/煤塵混合物的爆炸特性進(jìn)行了研究；Bayless等[3]研究了煤塵顆粒與甲烷混合物燃燒對煤塵著火孕育時(shí)間的影響，研究發(fā)現(xiàn)甲烷的加入大大縮短了煤塵著火的孕育時(shí)間；蔡周全等[4]在大型模擬實(shí)驗(yàn)巷道內(nèi)對瓦斯煤塵爆炸過程中沖擊波能量、傳播速度、衰減規(guī)律及其災(zāi)害的波及范圍進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示瓦斯煤塵混合爆炸的壓力波衰減減慢，傳播距離遠(yuǎn)；王陳等[5]在長9 m、截面為0.15 m×0.15 m的激波管中研究甲烷對煤塵爆炸傳播及爆炸特性的影響，結(jié)果表明煤塵的最低著火濃度與煤種有關(guān)，揮發(fā)分越高的煤，最低著火濃度越低；當(dāng)煤塵中有瓦斯存在時(shí)，所有煤種的最低著火濃度都比相同煤種的純煤塵的最低著火濃度低；李雨成[6]通過主成分分析法，證明了揮發(fā)分含量對煤塵爆炸火焰長度的影響作用最大；司榮軍、李潤之、孫金華等[7-9]研究認(rèn)為，煤塵對瓦斯爆炸有促進(jìn)作用，煤塵的存在使得瓦斯爆炸下限會變得更低；Cashdollar，Bayless[10,3]等研究得出瓦斯/煤塵復(fù)合體系的爆炸下限低于其單一的爆炸下限。因此，抑制瓦斯煤塵爆炸對于煤礦安全具有重要意義。

氣液兩相抑爆是以惰性介質(zhì)作為協(xié)同抑爆材料，發(fā)揮惰性氣體良好的惰化窒息和超細(xì)水霧吸熱降溫能力，提高抑爆效果。目前僅有少數(shù)學(xué)者研究了氣液兩相抑制可燃?xì)怏w爆炸的實(shí)驗(yàn)研究。例如，Ingram，Battersby，Holborn等[11-13]利用超聲振動霧化器產(chǎn)生了SMD為6μm的超細(xì)水霧，研究其對氫-氧-氮爆炸抑制作用，發(fā)現(xiàn)其對燃燒速度和壓升速率有顯著抑制作用，并提高了氫-氧的爆炸下限，更加有效地降低了氫氣火焰的燃燒速度，提出細(xì)水霧和氧氣稀釋(氮?dú)?能產(chǎn)生加性效應(yīng)，但不能完全抑制貧氫混合氣爆燃；余明高、裴蓓等[14-18]研究了CO2，N2-超聲波細(xì)水霧和N2，CO2雙流體細(xì)水霧抑制管道瓦斯爆炸的衰減特性，結(jié)果表明：N2或CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯爆炸時(shí)存在協(xié)同效應(yīng)，對爆炸超壓和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊种埔黠@優(yōu)于單獨(dú)抑爆劑。

然而，氣液兩相抑爆劑對瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸的抑制特性與抑制機(jī)理尚不清楚。為此，本文搭建了CO2-超細(xì)水霧氣液兩相抑制瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸實(shí)驗(yàn)平臺，詳細(xì)研究了CO2-超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸的衰減規(guī)律，并分析了抑爆的原因。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

該實(shí)驗(yàn)平臺由爆炸腔體、配氣系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)、氣液輸送系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高速攝像圖像采集系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)等組成，如圖1所示。爆炸腔體為120 mm×120 mm×840 mm的透明有機(jī)玻璃管道，管道末端用PVC薄膜和拷貝紙進(jìn)行密封；配氣系統(tǒng)由甲烷、CO2、空氣氣瓶，分別通過安裝在輸氣管路上的3個(gè)Alicat質(zhì)量流量控制器來調(diào)整氣體流速；噴粉系統(tǒng)由一碗狀儲粉器和揚(yáng)粉系統(tǒng)組成。氣液輸送系統(tǒng)由一超聲波霧化裝置、方形儲水盒、出入管道等組成。其中超聲霧化裝置工作頻率1 700 kHz，經(jīng)過PDA測試，產(chǎn)生的超聲波細(xì)水霧在10 μm以內(nèi)，屬于超細(xì)水霧。實(shí)驗(yàn)中，超細(xì)水霧隨混合氣體從進(jìn)氣口流入爆炸腔體。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由MD-HF型壓力傳感器、RL-1型光電傳感器、USB-1608FS數(shù)據(jù)采集卡組成；高速攝像圖像采集系統(tǒng)由High Speed Star 4G型高速攝像機(jī)，圖像控制器和高速計(jì)算機(jī)組成，攝像機(jī)拍攝速度可以達(dá)到2 000 fps；點(diǎn)火系統(tǒng)由HEI19系列高熱能點(diǎn)火器、點(diǎn)火電極組成，點(diǎn)火電壓為6 kV。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.1 Experimental system diagram

1.2 實(shí)驗(yàn)工況與方法

本文研究不同CO2體積分?jǐn)?shù)和超細(xì)水霧質(zhì)量濃度對瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸抑制效果的影響。實(shí)驗(yàn)中使用的煤粉工業(yè)分析結(jié)果如表1所示，煤種經(jīng)破碎、篩分(180目標(biāo)準(zhǔn)篩) 制樣后用于實(shí)驗(yàn)，煤塵質(zhì)量濃度為100 g·m-3，甲烷濃度設(shè)為9.5%；CO2體積分?jǐn)?shù)為6%，10%，14%和18%；超細(xì)水霧質(zhì)量濃度為115.7，231.4，347.2，694.4和1 041.7 g·m-3。

表1 煤粉的工業(yè)分析Table 1 Industrial analysis of coal dust

實(shí)驗(yàn)中，首先采用通入4倍體積的預(yù)混氣體的辦法排盡管道內(nèi)原有氣體[19]，關(guān)閉進(jìn)氣口和排氣口球閥。然后，根據(jù)體積分?jǐn)?shù)算出CO2和超細(xì)水霧通入量，充氣或充水霧過程結(jié)束后，關(guān)閉輸送裝置球閥。最后，利用同步控制器控制噴粉和啟動點(diǎn)火按鈕，延遲時(shí)間結(jié)束后觸發(fā)高速攝像與壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了能保證煤粉在管道中均勻分布，且噴粉時(shí)，管道上端不會破裂，經(jīng)過多次預(yù)備實(shí)驗(yàn)，噴粉壓力和點(diǎn)火延遲時(shí)間確定為0.5 Mpa和900 ms。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/h3>

不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€如圖2所示；6%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€如圖3所示；14%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€如圖4所示；不同工況情況下火焰到達(dá)泄爆口的時(shí)間如圖5所示；不同體積分?jǐn)?shù)CO2與不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧對瓦斯/煤塵爆炸的火焰最大傳播速度影響曲線如圖6所示；

圖2 不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€Fig.2 Different mass concentration of ultra-fine water miston the suppression of gas / coal dust explosion flame propagation velocity curve

圖3 6%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€Fig.3 6% CO2 and ultra-fine mist on the suppression of gas / coal dust explosion flame propagation velocity curve

圖4 14%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€Fig.4 14% CO2 and ultra-fine mist on the suppression of gas / coal dust explosion flame propagation velocity curve

圖5 不同工況情況下火焰到達(dá)泄爆口的時(shí)間Fig.5 The time of the flame arriving at the vent in different working conditions

圖6 不同體積分?jǐn)?shù)CO2與不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧對瓦斯/煤塵爆炸的火焰最大傳播速度影響Fig.6 Suppression effect of different volume fraction CO2 and different mass concentration of ultra-fine water mist on the maximum propagation velocity of flames in gas / coal dust explosion

由圖2和5可知，當(dāng)通入115.7 g·m-3超細(xì)水霧時(shí)，最大火焰?zhèn)鞑ニ俣扔行》认陆?，峰值來臨時(shí)間延遲，火焰?zhèn)鞑サ竭_(dá)泄爆口的延遲時(shí)間逐漸增加。當(dāng)超細(xì)水霧質(zhì)量濃度到達(dá)694.4 g·m-3時(shí)，最大火焰?zhèn)鞑ニ俣炔诺玫矫黠@下降，降低率為39.81%，火焰速度曲線出現(xiàn)較大偏移，這表明超細(xì)水霧的質(zhì)量濃度是影響復(fù)合體系爆炸火焰?zhèn)鞑サ闹匾蛩?。?dāng)超細(xì)水霧質(zhì)量濃度到達(dá)1 041.7 g·m-3時(shí)，最大火焰?zhèn)鞑ニ俣炔]有進(jìn)一步顯著降低，體現(xiàn)了隨著超細(xì)水霧質(zhì)量濃度的繼續(xù)增加，超細(xì)水霧抑爆出現(xiàn)了平臺效應(yīng)[18,20]。

由圖3可知，加入6%CO2后，在少量CO2和超細(xì)水霧共同作用下，初期火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛠砼R時(shí)間均出現(xiàn)下降和明顯延遲。同時(shí)，從圖2～5看出，火焰到達(dá)泄爆口的延遲時(shí)間明顯延長，例如，6%CO2+115.7 g·m-3超細(xì)水霧、115.7 g·m-3超細(xì)水霧的火焰到達(dá)泄爆口的時(shí)間分別為110，75 ms，延遲了46.7%。這說明加入少量CO2提高了超細(xì)水霧抑制煤塵/瓦斯爆炸效果。

由圖4可知，對比超細(xì)水霧作用工況，在14%CO2和115.7，694.4 g·m-3超細(xì)水霧的共同作用下，最大火焰?zhèn)鞑ニ俣确謩e降至10.64，6.08 m·s-1，下降幅度分別達(dá)43.43%，47.22%。對比圖3和圖4可以發(fā)現(xiàn)，6% CO2+694.4 g·m-3超細(xì)水霧在140 ms左右到達(dá)泄爆口，而14%CO2+694.4 g·m-3超細(xì)水霧在150 ms之前火焰以非常緩慢的速度發(fā)展，火焰到達(dá)泄爆口的延遲時(shí)間為270 ms, 同復(fù)合體系比較，延遲了285.7%。這說明在相同超細(xì)水霧質(zhì)量濃度下，當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)必須達(dá)到一定值時(shí)，惰化窒息作用和稀釋作用才能更顯著。

由圖6可知，在CO2和超細(xì)水霧共同作用下，最大火焰?zhèn)鞑ニ俣入S著超細(xì)水霧質(zhì)量濃度與CO2體積分?jǐn)?shù)的增加呈線性下降趨勢；然而，隨著CO2體積分?jǐn)?shù)的增加，斜率越來越小，甚至當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)大于18%、超細(xì)水霧質(zhì)量濃度大于347.2 g·m-3后，復(fù)合體系無法點(diǎn)燃，這一方面說明氣液兩相抑爆劑對瓦斯/煤塵爆炸的抑制效果顯著；另一方面也說明CO2體積分?jǐn)?shù)大于14%后，抑制效果提高幅度會減小。

2.2 對爆炸超壓的影響

圖7 不同質(zhì)量濃度的超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸超壓曲線Fig.7 Different mass concentration of ultra-fine water mist on the suppression of the overpressure curve of gas / coal dust explosion

圖8 6%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸超壓曲線Fig.8 6% CO2 and ultra-fine water mist on the suppression of the overpressure curve of gas / coal dust explosion

圖9 14%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸超壓曲線Fig.9 14% CO2 and ultra-fine water mist on the suppression of the overpressure curve of gas / coal dust explosion

圖10 不同體積分?jǐn)?shù)CO2與不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸最大超壓影響Fig.10 Suppression effect of different volume fraction CO2 and different mass concentration of ultra-fine water mist on the maximum overpressure of explosion in gas / coal dust explosion

其中，不同質(zhì)量濃度的超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸超壓曲線如圖7所示； 6%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸超壓曲線如圖8所示；14%CO2與超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸超壓曲線如圖9所示；不同體積分?jǐn)?shù)CO2與不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸最大超壓影響如圖10所示。

由圖7可知，9.5%瓦斯/煤塵爆炸超壓曲線存在2個(gè)峰值，且在2峰值之間形成了一個(gè)“震蕩平臺”。第1個(gè)峰值是由于瓦斯被引爆后，燃燒熱量被煤粉吸收出現(xiàn)溫度小幅下降而引起的；當(dāng)漂浮的煤粉被引燃后，形成多個(gè)熱點(diǎn)的煤塵爆炸，繼而形成了“震蕩型”壓力曲線。隨著超細(xì)水霧質(zhì)量濃度的增加，最大超壓和來臨時(shí)間有所降低和延遲，第2個(gè)峰值隨超細(xì)水霧質(zhì)量濃度增加而下降但“震蕩平臺”寬度稍有增加，這說明超細(xì)水霧蒸發(fā)雖然起到一定冷卻作用，但由于爆炸管道為半封閉，強(qiáng)大的爆炸沖擊波將部分細(xì)水霧沖出了管道，留在管道內(nèi)的超細(xì)水霧降溫作用有限，仍有大量煤粉被引燃。

由圖8和圖9可知，首先，CO2和超細(xì)水霧對超壓的抑制作用要明顯優(yōu)于超細(xì)水霧。在347.2 g·m-3超細(xì)水霧分別與6%，14%的CO2作用下，爆炸超壓峰值分別為23.659，21.2 kPa，相對于347.2 g·m-3超細(xì)水霧單獨(dú)作用時(shí)分別下降了21.85%，29.97%。而添加14%CO2后，爆炸超壓則有了明顯下降，例如，694.4 g·m-3超細(xì)水霧與14%CO2作用下，爆炸超壓峰值為20 kPa，對于694.4 g·m-3超細(xì)水霧單獨(dú)作用時(shí)下降了30.97%。

其次，同超細(xì)水霧工況比較，圖8中，當(dāng)加入6%CO2和超細(xì)水霧時(shí)，第1和第2峰值均有降低，且“震蕩平臺”傾斜且變得冗長；圖9中，當(dāng)加入14%CO2和超細(xì)水霧時(shí)，2個(gè)峰值進(jìn)一步降低，且“震蕩平臺”消失。上述研究表明CO2和超細(xì)水霧對瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸超壓表現(xiàn)了明顯的抑制作用。

由圖10可知，爆炸超壓峰值隨著超細(xì)水霧質(zhì)量濃度和CO2體積分?jǐn)?shù)的增加而降低。當(dāng)通入CO2和超細(xì)水霧后，爆炸超壓有明顯的降低，同復(fù)合體系爆炸超壓相比，爆炸超壓最大下降比例達(dá)到41.35%。但是當(dāng)超細(xì)水霧的質(zhì)量濃度達(dá)到347.12 g·m-3后，爆炸超壓曲線下降趨勢平緩，這是由于超細(xì)水霧質(zhì)量濃度達(dá)到一定值時(shí)，爆炸產(chǎn)生的蒸汽壓較大，使爆炸超壓降低幅度減小。

2.3 對火焰結(jié)構(gòu)及溫度的影響

圖11為不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵復(fù)合體系在60 ms時(shí)的爆炸火焰圖像。實(shí)驗(yàn)中使用的高速相機(jī)后期處理軟件有偽彩色圖像處理功能，傳統(tǒng)的灰度級偽彩色變換的基本做法是將圖像分為4部分，由上到下依次為：低溫物體，中低溫物體，中溫物體和高溫物體[21]。因此，拍攝火焰圖片的顏色越亮，可燃?xì)怏w爆炸火焰的輻射溫度越高。本實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)白色火焰，說明爆炸溫度已經(jīng)超出了劃分范圍。

a.115.7 g·m-3超細(xì)水霧；b.231.4 g·m-3超細(xì)水霧；c.347.2 g·m-3超細(xì)水霧；d.694.4 g·m-3超細(xì)水霧；e.1041.7 g·m-3超細(xì)水霧。圖11 不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵復(fù)合體系在60 ms時(shí)的爆炸火焰圖像Fig.11 Different mass concentration of ultra-fine water mist suppression gas / coal dust composite flame explosion image at 60ms

XU[22-23]等通過PIV研究了超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸效果，發(fā)現(xiàn)隨著超細(xì)水霧通入量的增加，降低了爆炸湍流強(qiáng)度。由圖11知，在超細(xì)水霧作用下，隨著超細(xì)水霧質(zhì)量濃度的增加，在60 ms時(shí)火焰前鋒距離管道泄爆口的距離逐漸增加，也可以間接說明前面提到的火焰到達(dá)泄爆口的時(shí)間逐漸延遲；同時(shí)火焰預(yù)熱區(qū)厚度比較厚，火焰前鋒有明顯分層現(xiàn)象；火焰呈白色，說明在爆炸后部分超細(xì)水霧被沖出管道，剩下的超細(xì)水霧降溫作用有限，因此爆炸溫度仍十分高。

由圖12(a)ⅰ～(c)ⅰ知，當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，隨著超細(xì)水霧質(zhì)量濃度的增加，火焰在90 ms時(shí)，火焰位置依次減小。當(dāng)通入6%CO2和超細(xì)水霧時(shí)，火焰顏色有大量白色區(qū)域，這是因?yàn)橥ㄈ隒O2量較少，在強(qiáng)大的爆炸沖擊作用下，有部分超細(xì)水霧被沖出了管道，因此仍有大量煤粉參與爆炸過程，火焰溫度仍舊很高。

由圖12(b)和圖12(c)看出，隨著CO2體積分?jǐn)?shù)增加，火焰結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“整體孔隙化”現(xiàn)象，如圖12(c)ⅳ所示，甚至當(dāng)通入14% CO2+694.4 g·m-3超細(xì)水霧90 ms時(shí)，點(diǎn)火源周圍成為低溫區(qū)域，降溫效果明顯提高。

Ⅰ.CO2+115.7 g·m-3超細(xì)水霧；Ⅱ.CO2+231.4 g·m-3超細(xì)水霧；Ⅲ.CO2+347.2 g·m-3超細(xì)水霧；Ⅳ.CO2+694.4 g·m-3超細(xì)水霧。圖12 不同體積分?jǐn)?shù)的CO2和不同質(zhì)量濃度超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵復(fù)合體系在90ms時(shí)的爆炸火焰圖像Fig.12 Different mass concentration of ultra-fine water mist and different volume fraction of CO2 suppression gas / coal dust composite flame explosion image at 90ms

2.4 CO2-超細(xì)水霧抑制瓦斯/煤塵爆炸的原因分析

煤塵爆炸分為揮發(fā)分氣體的析出后發(fā)生均相燃燒與固體碳的非均相燃燒2個(gè)反應(yīng)過程，而揮發(fā)分的析出對整體爆炸反應(yīng)速率起到關(guān)鍵作用[24]。一方面，CO2的加入可以起到稀釋懸浮煤粉周圍揮發(fā)分的作用，同CO2對燃燒反應(yīng)熱具有分享效應(yīng)，并作為第三體增強(qiáng)了鏈終止反應(yīng)H+O2(+M)→HO2(+M)，同時(shí)弱化了CO的氧化反應(yīng)CO+OH →CO2+H[25]，間接延長了瓦斯爆炸反應(yīng)進(jìn)程，阻礙了瓦斯爆炸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)展。另一方面，煤是一種多孔性結(jié)構(gòu)，超細(xì)水霧更易于被煤粉吸附，使其表面形成含水液膜，起到浸潤煤體、阻隔煤氧接觸的作用。因此，在CO2-超細(xì)水霧作用下，降低了煤粉揮發(fā)分的析出和煤體自身的氧化速度，最終降低了爆炸初期氣相爆炸強(qiáng)度和火焰?zhèn)鞑ニ俣取?/p>

在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，由于火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，延長了細(xì)水霧在火焰區(qū)的生存時(shí)間[17]，冷卻作用增強(qiáng)；同時(shí)由于初期爆炸強(qiáng)度降低，使得更多被濕潤的煤粉留在已燃區(qū)，沒有參與復(fù)合體系爆炸，降低了對火焰前鋒的熱反饋，導(dǎo)致瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸的衰減。

3 結(jié)論

1)在CO2-超細(xì)水霧共同作用下，瓦斯/煤塵爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣群捅ǔ瑝河忻黠@降低，火焰?zhèn)鞑r(shí)間顯著延遲。在18%CO2、超細(xì)水霧質(zhì)量濃度大于347.2 g·m-3時(shí)，復(fù)合體系無法點(diǎn)燃。

2)瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸超壓曲線的“震蕩平臺”隨著CO2和超細(xì)水霧質(zhì)量濃度的增加，變得傾斜且冗長，當(dāng)14%CO2+超細(xì)水霧時(shí)，“震蕩平臺”消失。

3)從火焰形狀來看，當(dāng)通入大于10%CO2+231.4 g·m-3超細(xì)水霧時(shí)，火焰呈現(xiàn)“整體孔隙化”現(xiàn)象。

4)CO2-超細(xì)水霧對瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸抑制的原因。一方面，CO2的預(yù)稀釋作用和水霧阻隔煤粉氧化作用，降低了煤粉揮發(fā)分的析出和煤體自身的氧化速度，使得爆炸初期氣相爆炸強(qiáng)度和火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?；另一方面，延長了細(xì)水霧在火焰區(qū)的生存時(shí)間，同時(shí)，更多被濕潤的煤粉留在已燃區(qū)，沒有參與復(fù)合體系爆炸，降低了對火焰前鋒的熱反饋。