煤矿采空区火与瓦斯复合灾害实验系统设计
宋双林1
闫树福2
刘磊3
蒋爽4
孙勇3
詹远2
1.煤炭科学研究总院,北京 100013;中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁沈抚示范区 113122;煤矿灾害防控全国重点实验室,辽宁沈抚示范区 1131222.煤炭科学研究总院,北京 1000133.中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁沈抚示范区 113122;煤矿灾害防控全国重点实验室,辽宁沈抚示范区 1131224.大连民族大学土木工程学院,辽宁大连 116600
摘要：相似模拟实验可较直观再现采空区火与瓦斯复合灾害的形成与演化过程,但现有实验平台存在相似比例确定缺少理论依据、几何尺寸较小和系统结构简单等问题,难以真实还原井下采空区的复杂环境特征.针对该问题,介绍了采场相似物理模型设计原理,基于采空区质量守恒、动量守恒、能量守恒及浓度方程,应用相似性原理,推导并量化了相似实验台各物理参数比例关系.设计了采空区火与瓦斯复合灾害相似实验系统,该系统主要包括采场相似物理模型、煤自燃模拟、可燃气体模拟、气体信息实时采集分析和火与瓦斯复合灾害反演分析等核心单元:采场相似物理模型为系统的基础载体,煤自燃模拟单元模拟煤自燃过程,可燃气体模拟单元构建采空区气体环境,气体信息实时采集分析单元分析物理模型内气体信息变化情况,火与瓦斯复合灾害反演分析单元实现采空区煤自燃-瓦斯积聚-爆炸耦合致灾全过程模拟与反演分析.对比分析结果表明,该系统可在确保几何相似性的前提下,实现实验环境的灵活配置,较现有系统在模拟功能、相似性、参数控制、操作便捷性和实验结果可靠性等方面具有显著优势.
关键词：采空区火与瓦斯复合灾害相似模拟实验采场相似物理模型相似变换比例关系
分类号：TD712/752(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174229)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 106-114 )
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