真三轴应力状态下煤与瓦斯突出两相流L型巷道运移特性试验研究
彭守建1
杨海林1
程亮1
许江1
周斌2
魏仁忠1
焦峰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：煤与瓦斯突出两相流具有强大的冲击动力作用,对井下人员和设备造成严重的损害.为了充分认识煤与瓦斯突出两相流的运移规律及致灾机制,利用多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统开展了真三轴应力状态下煤与瓦斯突出物理模拟试验,分析了煤与瓦斯突出两相流在L型巷道中的运移特性及其冲击特性.结果表明:在L型巷道中,突出煤粉流在主巷段中存在射流、稀相流和密相流3 种流动状态.受直角拐弯结构影响,仅有少量的突出煤粉进入支巷段,主要分布在直角拐弯结构前端,表明拐弯结构大幅度抑制了煤粉的流动.突出煤粉以粒径小于 0.15 mm的颗粒为主,其在巷道内的运移可分为初始加速、二次加速、衰减3 个阶段,初始阶段煤粉流速度最高可达25.0 m/s.在突出过程中,巷道内煤与瓦斯两相流冲击力呈现出迅速增加-缓慢衰减的演化趋势.冲击力达到峰值后并不是平滑地下降,而是1 个存在多峰值的震荡衰减过程,表明突出具有阵发特性.在主巷段中,最大冲击力沿巷道呈现波动式分布特征.随着传播距离的增加,增长区的持续时间逐渐增大,冲击力的衰减程度逐渐降低.煤与瓦斯两相流的冲击破坏特性主要体现在其前中部,距离突出口2、6 和8m处皆存在对人体造成严重损伤的风险.随着突出的发展,冲击力致灾区域由巷道前部逐渐向中部发展.在支巷段中,两相流冲击力出现明显的陡增现象,呈强-弱交替分布,说明直角拐弯结构增强了两相流动力致灾程度.
关键词：煤与瓦斯突出两相流冲击力L型巷道运移特性
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：2023-12-30
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：10( 597-606 )
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