• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于激波管理论的突出冲击波超压预测模型及实验验证
  • 65
  • 作者

    杨雪林文光才孙海涛闫发志杨慧明曹偈程晓阳鲁俊李虎虎

  • 单位

    太原理工大学安全与应急管理工程学院 煤矿灾害防控全国重点实验室中煤科工集团重庆研究院有限公司瓦斯研究分院 深圳大学深地科学与绿色能源研究院

  • 摘要
    突出过程中常伴随极强的动力效应,产生的突出冲击波会造成一定的人员伤亡,甚至破坏风门等通风设施,进而扩大事故灾害范围。为了更贴近现场实际,本文根据现场实际突出事故现象,建立了煤与瓦斯突出动力学模型;基于激波管理论,阐释了巷道内突出冲击波形成机制,指出突出瞬间喷向巷道空间的高速瓦斯气流压缩空气形成突出冲击波,且突出瓦斯气流加速阶段释放的瓦斯膨胀能决定突出冲击波的强度;并建立了基于突出孔洞瓦斯压力、突出口直径的突出冲击波超压峰值预测模型。利用煤与瓦斯突出冲击动力效应及致灾特征模拟实验系统,开展了不同瓦斯压力、装煤量条件下的突出动力效应模拟实验。实验结果表明,突出模拟实验过程中冲击波超压的实测值与理论值一致,验证了理论模型的正确性。且装煤量相同时,突出冲击波超压随瓦斯压力的增大而增大;而当瓦斯压力相同时,随装煤量的增大,冲击波超压变化较小。相同瓦斯压力条件下,突出口径会影响冲击波超压的大小。突出口径较小时,突出瞬间释放的瓦斯膨胀能较小,导致冲击波超压值较小。突出冲击波强度(p2’)和冲击波超压(Δp’)与突出口和巷道直径之比(s1/s2)呈线性增加关系。因此,瓦斯压力和突出口径是影响突出冲击波强度的主要因素。此外,突出模拟实验过程中,突出冲击波超压在模拟巷道内随传播距离不断衰减。通过分析巷道内冲击波超压峰值数据,发现公式y=a*ΔPmax*x-1/2能够较好地描述巷道内冲击波超压衰减规律。突出冲击波传播至管道末端,由于障碍物反射作用形成二次冲击波。该研究可为突出矿井科学、合理地设计和布置安全防护措施提供指导。
  • 关键词

    煤与瓦斯突出冲击波超压超压预测模型瓦斯压力衰减规律

  • 文章目录
    1突出冲击波形成机制及超压预测模型
    1.1 压缩波与膨胀波
    1.2 受限空间一维冲击波形成过程
    1.3 煤与瓦斯突出动力模型
    1.4 突出冲击波形成机制
    1.5 突出冲击波超压预测模型
    2 煤与瓦斯突出相似模拟实验
    2.1 实验装置
    2.2 实验煤样
    2.3 实验步骤
    2.4 实验条件及传感器布置
    3 实验结果及分析
    3.1 不同瓦斯压力条件下突出冲击波传播规律
    3.1.1 突出冲击波传播特征
    3.1.2 突出冲击波超压峰值
    3.1.3 突出冲击波衰减规律
    3.2 不同装煤量条件下突出冲击波传播规律
    3.3 突出口直径对突出冲击波的影响
    4 现场实例分析
    [41-42]'>4.1 事故概况[41-42]
    4.2 数据分析
    5 结论
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