巷道结构对突出流体冲击特性的影响性试验研究
许江1
程亮1
彭守建1
周斌2
焦峰1
杨海林1
魏仁忠1
1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 4000442.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054
摘要：突出流体的动力冲击效应是煤与瓦斯突出灾害的主要致灾因素之一.为进一步认识该过程中煤-瓦斯两相流的冲击动力致灾机制,开展不同巷道布置形式下的突出物理模拟试验,分析突出过程中冲击力时空演化特征、冲击力特征参数及其致灾毁伤等级分布.研究结果表明:在直巷中,气流及稀疏两相流阶段冲击力的演化趋势随距突出源区距离的增加而愈发复杂;冲击力随着固-气比的增大而增大,峰值冲击力在稠密两相流阶段;冲击力衰减过程中存在起伏现象,表明突出能量的释放是阶段完成的;尾部结构对直线段的冲击力有巨大的影响,表现为直角L型＞T型＞圆弧L型;随时间的推移,直巷道中部逐渐发展成为严重灾害区,巷道致灾范围逐渐扩大,且主要向突出源区方向扩展;在拐弯巷道中,冲击力演化受气相的影响远大于固相;拐弯巷道内有灾害集中区的存在;冲击力在巷道内呈现出齿状的分布,尤其在拐弯巷道中呈现强-弱相间的分布特征;直角L型的动力致灾力度和致灾面积都大于圆弧L和T型;重灾区主要分布在直巷道中前部和拐弯巷道,同时,在直巷道尾部和拐弯巷道部分地域有安全区的存在;直角拐弯结构和平角分岔结构都存在能量集中释放从而导致冲击动力致灾增强的机制;弧形结构可有效降低冲击动力致灾力度,减少拐弯巷道灾害集中区的数量,避免或减弱能量的集中释放;正压作用时间呈周期性V字型分布;比冲量沿巷道呈现多峰波动分布;与峰值冲击力对比,加入正压作用时间因素后其差异性主要体现在直巷道中前端;直巷道末端和拐弯巷道的冲击力时程演化规律受尾部结构的影响较大.
关键词：煤与瓦斯突出两相流冲击力巷道结构动力致灾毁伤等级
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51874055)国家自然科学基金(52074047)中央高校基本科研业务费资助项目(2022CDJQY-011)
论文发表日期：2023-01-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 238-250 )
英文信息