Influence of gas pressure state on the motion parameters of coal-gas flow in the outburst hole

Carried on the one-dimensional analysis to the motion state of coal-gas flow in the outburst hole, and deduced the relational expression between the motion parameters （containing of velocity, flow rate and density etc.） of bursting coal-gas flow and gas pressure in the hole, then pointed out the critical state change of coal-gas flow under different pressure conditions which had the very tremendous influence on both stability and destructiveness of the entire coal and gas outburst system. The mathematical processing and results of one-dimensional flow under the perfect condition are simple and explicit in this paper, which has the certain practical significance.     

煤与瓦斯突出过程中煤－瓦斯两相流的运动状态

运用经典气体动力学理论,对突出孔洞内煤－瓦斯两相流的运动参数进行了一维讨论,推导了压力、密度、速度及流量等参数之间的数学函数关系,分析了突出过程中煤－瓦斯两相流流动的临界状态以及与其相关的两相流声速理论,并通过数值模拟和现场实例对临界流动理论进行了直观描述。在煤与瓦斯突出过程中,煤－瓦斯两相流的出口流动状态与孔洞形态、瓦斯压力、煤体破坏速度、瓦斯含量等因素密切相关。当两相流在孔口达到并超过临界状态时,由于突出孔洞口小腔大的形状限制了瓦斯流的完全膨胀,此时喷出的瓦斯流处于未完全膨胀状态。大量未完全膨胀状态的瓦斯流在巷道空间的瞬间膨胀可产生巨大的动力效应,从而严重破坏矿井生产设备和通风设施。临界运动状态是影响煤与瓦斯突出动力效应的关键因素之一,它对煤与瓦斯突出灾害的预警和防护都有重要意义。     

煤与瓦斯突出冲击波的形成机理

根据煤与瓦斯突出过程中煤－瓦斯两相流运动参数的研究成果,对不同流动状态下冲击波的形成机理进行了分析。当孔洞中喷出的煤－瓦斯两相流未超过临界状态或处于低度未完全膨胀状态时,流体在巷道空间完全膨胀后的速度较低,产生的冲击波超压值较小;当高度或超高度未完全膨胀流体在巷道空间中膨胀时,如果巷道空间足够大,则流体将进行“爆炸式”加速过程并可能产生强冲击波;而如果巷道空间受限时,最终形成的冲击波的超压值较小,但两相流的动压和膨胀过程中的气体静压可能会严重破坏矿井生产设备或设施。     

超长综放工作面终采线处煤炭自燃防治技术

针对超长综放工作面终采线煤炭自燃的特点,提出了气体温度监测、多钻孔压注防灭火材料、调节通风系统为主要措施的有效治理模式来治理此处煤炭自燃,并通过实例进行了说明.     

矿井风门冲击变形特征及结构优化

根据风门结构特点,建立了矿井风门冲击载荷作用下的超静定结构模型,对风门的接触面宽度、最大弯曲挠度、支反力、支点位移等协调变形参数进行了理论分析,指出现有风门结构及安装方式具有变形不协调、抗冲击性能差等缺点。根据风门设计的侧重点不同,通过改进接触面宽度与通行宽度的比值来调整支反力,且接触面采用弹性介质来动态调节支点位移时,能够有效促进风门的协调变形。     

采空区气体弥散规律的试验研究及数值分析

采用现场释放示踪气体的方式对采空区内气体流动的规律进行了研究,介绍了采空区气体示踪试验的过程,建立了不同取样点的气体浓度衰减数学模型并对取样数据进行了拟合分析。该技术对治理采空区瓦斯、保障煤矿安全生产具有重要的理论和实践意义。     

北皂矿海域和陆地煤层瓦斯储气条件对比分析

论述了煤层埋藏深度与围岩的孔隙率的关系,并对陆地施工过程中条件相对较差的北皂煤矿四采区地层与海域地层,从岩性的单轴抗压强度、岩块膨胀率、岩块饱和吸水率、含水量和泊松比角度进行了对比,分析得出了北皂煤矿海域扩大区的地层沉积环境、岩性组合及煤的变质程度等方面与陆地煤层都非常相似,这些不是造成海陆煤层瓦斯变化的主导因素,而海域泥岩层良好的密闭性是决定海域开拓延深过程中瓦斯异常涌出现象的主要原因。     

煤与瓦斯突出动力效应的模拟研究

为了揭示煤与瓦斯突出启动后巷道内突出煤-瓦斯两相流运移规律及突出冲击波传播特征,利用自行研制的"煤与瓦斯突出动力效应模拟试验装置",进行了低气压条件煤与瓦斯突出动力效应模拟试验.通过实现突出口的主动快速开启、多种流体运移路线、阻力特性的巷道网络布置及参数的全方位实时监测,模拟了该固气参数条件下突出煤-瓦斯两相流在巷道网络中的运移过程.研究结果表明:巷道内突出煤运移经历3个阶段历时3 053ms;突出启动后巷道内气体压力、温度发生跳跃式改变,气压变化持续时间小于1s;突出冲击波阵面平均传播速度为405.36m/s,冲击波超压峰值沿巷道呈衰减趋势,主巷内接联络巷处的冲击波平均衰减系数是其他位置的5倍左右.     

突出煤-瓦斯在巷道内的运移规律

以煤与瓦斯突出过程中煤-瓦斯两相流为研究对象,利用自主研发的煤与瓦斯突出动力效应模拟试验装置进行了巷道中突出煤-瓦斯两相流试验研究,通过试验观察将煤颗粒的运动过程分为加速、平衡减速及沉降等运动阶段,并综合运用固体颗粒在气流中的悬浮运动机理和能量守恒定律,建立了一维情况下突出煤在巷道中的运移数学模型。通过模型计算分析得到,突出煤颗粒运移距离随初始气流速度的增大呈增大趋势,随颗粒粒径的分布规律由于其符合的流动状态不同而不同。