（1）基于时-空守恒元解元（CESE）方法，建立了全尺寸三维流固耦合模型，实现了对风井井口段泄爆过程的全过程仿真，为研究爆炸波和防爆门相互作用过程和规律、泄爆流场时空演变特点和规律等科学问题创造了条件。
（2）针对在井口基础和防爆门增设泄爆口的两种先行泄爆情形，即论文所述的侧向先行泄爆和正向先行泄爆，进行了系列模拟分析，验证了先行泄爆方法的消波增效作用，为改进风井泄爆技术提供了启示。
（3）深化了对风硐中爆炸冲击波传播规律的认识，提出了以两区域多通道泄爆为特征的主辅防爆门协同泄爆方法。该法能有效消减风硐中的两道冲击波，且把风机保护和防爆门自保统一起来，能整体增强风井关键设备设施的防爆水平。
基于 CESE 方法的煤矿风井泄爆全过程模拟与消波增效研究
宋维宾1,2，孙玉宁1,2，王永龙1,2，王志明1,2
1. 河南理工大学 能源科学与工程学院
2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心
为揭示煤矿风井泄爆过程、探寻增强泄爆效果方法，针对现行泄爆方法和多种改进泄爆方法，建立了系列全尺寸三维仿真模型，利用 LS−DYNA 软件的 CESE 求解器，进行了全过程流固耦合模拟分析。结果表明：现行防爆门在泄爆过程中会引发较强烈的反射冲击波且不能快速有效地予以消弱，致使风硐中先后出现可对风机造成二次冲击的 2 道冲击波；去除防爆门立壁结构对提升泄爆效果作用不明显，但可使防爆门受到的冲击明显减弱；在一定范围内，减轻防爆门质量对提高泄爆效果的作用较为有限，且会使防爆门吸收的爆炸能量明显增加；在增量不大的情况下，增大防爆门到风井和风硐交岔点的距离即能有效改善泄爆效果；侧向和正向先行泄爆方法均能明显增强泄爆效果，并对防爆门有显著的减冲和保护作用，在算例条件下，最优可使反射波超压峰值下降 49.4% 和28.3%；防爆门开启时间、泄爆面积和防爆门到风井/风硐交岔点的距离是影响泄爆效果的重要因素；风井达到良好泄爆效果所需要的开启时间比现行防爆门要短得多；仅在井口设置防爆门存在不能消减风硐中第 1 道冲击波超压峰值的局限性。基于对风井泄爆过程、机理和方法的新认识，提出了以“两区域多通道”泄爆为特征的主辅防爆门协同泄爆方法，以系统提升风井泄爆效果和防爆水平。
高级实验师
硕士生导师
宋维宾，男，1976年9月生，河南洛阳人，中共党员，博士，高级实验师，硕士生导师，河南省煤矿井下瓦斯抽采创新团队核心成员。
瓦斯抽采、矿井爆炸防护
作为主要完成人，参与完成国家科技支撑计划课题2项，以及河南省重大攻关项目、山西省煤基重点科技攻关项目、山西省科技重大专项等项目。发表学术论文20余篇，获国家发明专利10余项。获山西省科技进步一等奖1项，河南省科技进步二等奖2项，三等奖2项。
引用格式
宋维宾，孙玉宁，王永龙，等. 基于 CESE 方法的煤矿风井泄爆全过程模拟与消波增效研究[J]. 煤炭科学技术，2024，52(5):127−138.
Weibin，SUN Yuning，WANG Yonglong， et al. Numerical simulation on explosion venting processes and venting enhancement methods of the coal mine air shaft based on CESE method[J]. Coal Science and Technology，2024，52(5):127−138.
