岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (8): 2619-2626.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1811

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

不同瓦斯压力对煤与瓦斯突出两相流 传播规律的影响研究

程亮，许江，周斌，彭守建，闫发志，杨孝波，杨文健   

  1. 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆 400044
  • 收稿日期:2019-10-21 修回日期:2020-05-13 出版日期:2020-08-14 发布日期:2020-10-17
  • 作者简介:程亮，男，1994年生，博士研究生，主要从事煤与瓦斯突出过程中煤-瓦斯两相流运移流动规律及其动力致灾机制、激波传播特性等方面的研究
  • 基金资助:
    国家科技重大专项（No. 2016ZX05044-002）；国家自然科学基金面上项目（No. 51874055，No. 51974041）。

The influence of different gas pressures on the propagation law of coal and gas outburst two-phase flow

CHENG Liang, XU Jiang, ZHOU Bin, PENG Shou-jian, YAN Fa-zhi, YANG Xiao-bo, YANG Wen-jian   

  1. State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control, Chongqing University, Chongqing 400044, China
  • Received:2019-10-21 Revised:2020-05-13 Online:2020-08-14 Published:2020-10-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Science and Technology Major Project (2016ZX05044-002) and the General Program of National Natural Science Foundation of China (51874055, 51974041).

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摘要： 为了进一步认识煤与瓦斯突出气-固两相流冲击致灾机制及其传播规律，利用自主研制的多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统，研究了不同瓦斯压力作用条件下突出气-固两相流的冲击力及其运动特征。研究结果表明：突出煤-瓦斯两相流运移过程中，巷道前端的峰值冲击力在20～50 kPa间小范围波动，冲击力大小与瓦斯压力无明显线性关系；巷道中部 3 944～4 944 mm范围内峰值冲击力陡增；巷道末端，即4 944 mm以后，峰值冲击力沿巷道呈震荡衰减的变化趋势，其平均衰减系数随瓦斯压力的增高而逐步降低。突出两相流的流型可分为悬浮流、分层流、沙丘流及栓流，煤层瓦斯压力越高，各流型体现的越明显；煤粉流运移过程中可划分为初期加速、中期衰减、后期二次加速等3个阶段；瓦斯压力条件主要影响煤粉流的运移速率以及步入二次加速阶段的运移距离；瓦斯压力越大，煤粉流运移速率越快，其到达二次加速阶段的距离越短。

关键词: 煤与瓦斯突出, 突出两相流, 冲击力, 形态特征, 煤粉速度

Abstract: In order to further understand the mechanism to cause shock hazard of coal-gas outburst gas-solid two-phase flow and the propagation law of the two-phase flow, a self-developed large-scale multi-field coupling coal mine dynamic disaster simulation testing system is used to study the impact force and movement characteristics of the outburst gas-solid two-phase flow under different gas pressure conditions. The results show that during the process of outburst coal-gas two-phase flow, the peak impact force at the front end of the roadway fluctuates within a small range from 20 kPa to 50 kPa, and the impact force has no obvious linear relationship with the gas pressure. The peak impact force sharply increases in the range from 3 944 mm to 4 944 mm in the roadway. After 4 944 mm, the peak impact force shows a trend of oscillating attenuation along the roadway, and its average attenuation coefficient gradually decreases with the increase of gas pressure. The flow patterns of the outburst two-phase flow can be divided into suspended flow, stratified flow, dune flow and slug flow, and the higher the coal seam gas pressure is, the more obvious each flow pattern is reflected. The process of pulverized coal flow movement can be divided into three stages: initial acceleration, medium-term attenuation and late secondary acceleration. The gas pressure mainly affects the migration rate of pulverized coal flow and the migration distance into the second acceleration stage. The higher the gas pressure, the faster the migration rate of pulverized coal flow, and the shorter distance to reach the second acceleration stage.

Key words: coal and gas outburst, outburst two-phase flow, impact force, morphological characteristics, pulverized coal speed

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