(1)物理模拟试验是当前研究煤与瓦斯突出两相流规律的主要手段,本文对比分析了不同煤与瓦斯突出两相流物理模拟试验装置关键参数及功能优势,发现试验装置的研发逐渐从模拟煤矿井下较为单一的巷道情形向模拟多场耦合条件下的复杂网络巷道布置过渡。
(2)从理论分析、物理模拟、数值仿真等方面系统阐述了突出两相流研究进展,总结了突出煤粉流的运移速度、运移形态和堆积分布特征,以及突出冲击波的形成原因、传播速度和衰减规律,阐明了巷道结构、瓦斯压力、煤粉粒径、地应力和气体组分等因素对突出两相流的影响和控制作用。
(3)突出两相流研究具有突出过程可视化、巷道结构复杂化、数据采集多元化、影响因素全面化、研究手段多样化等特点,在此基础上提出了未来研究展望:突出两相流与通风系统共存互扰机制、突出两相流多因素耦合致灾机理、突出两相流“致灾-防控一体化”研究等。
张超林,蒲静轩,宋世豪,严吉立,陆杰
中国矿业大学 安全工程学院
煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象,主要表现为瓦斯窒息和煤粉冲击、掩埋,严重威胁煤矿的安全生产。揭示煤与瓦斯突出两相流运移规律及其主控因素,对于厘清突出发生致灾机理、指导现场防灾避灾具有重要意义。近年来,相关学者开展了大量的煤与瓦斯突出两相流试验和理论研究,并取得了丰硕的研究成果,本文就两相流模拟试验装置及国内外学者在突出两相流领域取得的研究成果两个方面进行总结与分析。首先,系统回顾了现有的煤与瓦斯突出两相流物理模拟试验装置,对比分析了不同试验装置的关键参数及功能优势;在此基础上,深入总结了突出煤粉流的运移速度、运移形态和堆积分布特征,以及突出冲击波的形成原因、传播速度和衰减规律;最后,重点梳理了巷道结构、瓦斯压力、煤粉粒径、地应力和气体组分等因素对突出两相流的影响和控制作用。分析认为,现阶段煤与瓦斯突出两相流研究呈现出突出过程可视化、巷道结构复杂化、数据采集多元化、影响因素全面化、研究手段多样化等特点,基本掌握了突出两相流的发生机理及传播致灾规律,但在相似体系(相似准则和相似材料)的建立和完善、两相流与通风系统共存互扰机制、两相流多因素耦合致灾机理、两相流“致灾-防控一体化”研究等方面仍需进一步深入探索。
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张超林(1991年—),男,安徽阜阳人,中共党员,博士(后),副教授,博士生导师。中国矿业大学优秀青年骨干教师、“启航计划”培养对象,现任安全监测与应急管理研究所副所长,入选首届国际矿山安全杰出青年学者(ISMSSE 2023 International Outstanding Young Scholar)、第十二届全国高校矿业石油与安全工程领域优秀青年科技人才、2023年江苏省科技副总。兼任中国能源学会专家委员会煤炭专家组委员、中国职业安全健康协会瓦斯灾害防治与利用专业委员会青年委员,International Journal of Coal Science & Technology科学编辑,Sustainability、Frontiers in Earth Science编委/客座主编,International Journal of Mining Science and Technology、Geohazard Mechanics、《中国矿业大学学报》、《煤田地质与勘探》等期刊(中)青年编委,是国内外多个SCI/EI期刊的优秀审稿人。
煤岩动力灾害防控、安全监测与应急管理、人工智能与大数据
长期从事煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害的发生机理及防控工作,建立了“灾变原场可现、灾变信息可测、灾变过程可视”的煤与瓦斯突出物理模拟试验平台与方法,揭示了突出煤-瓦斯两相流的运移规律和致灾机制,提出了基于煤体破碎度的煤与瓦斯突出防控新方法;主持国家自然科学基金面上项目、青年基金、国家重点研发计划子课题、校企联合重点攻关项目等10余项,以研究骨干身份参与国家重大科研仪器研制项目【部门推荐】等国家级重大项目3项。第一或通讯作者在Energy、Fuel、《煤炭科学技术》、《煤炭学报》等国内外权威期刊发表学术论文30余篇(入选F5000论文2篇、ESI高被引论文2篇、CNKI高被引论文5篇),第一发明人授权国内外发明专利16项,登记软件著作权5件,出版专著1部。研究成果获省部级科技奖励一等奖1项、三等奖1项。
张超林,蒲静轩,宋世豪,等. 煤与瓦斯突出两相流运移规律研究进展[J]. 煤炭科学技术,2023,51(8):129-139.
ZHANG Chaolin,PU Jingxuan,SONG Shihao,et al. Research progress on the two-phase flow migration law of coal and gas outburst[J]. Coal Science and Technology,2023,51(8):129−139.
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END 责任编辑:宫在芹
设计排版:冯春晖
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