煤与瓦斯突出两相流传播特性实验研究*

刘 义，石必明，张 煜，张雷林，马衍坤，钟 珍

(安徽理工大学 安全科学与工程学院，安徽 淮南 232001)

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随着煤炭开采深度的逐渐增加，煤与瓦斯突出事故发生频率以及强度明显增大，导致了大量的人员伤亡以及财产损失[1]。煤与瓦斯突出在极短的时间内向井下抛出大量煤岩及瓦斯，其中煤-瓦斯构成的两相流能够沿管道运移数十至数百米不等，严重威胁着煤矿生产安全[2]。因此，研究煤与瓦斯突出两相流在巷道中传播规律及对风流扰动影响，对矿井防灾减灾有着重要意义。

为了探究煤与瓦斯突出气流在井巷中运移规律，国内外学者进行了大量的研究[3-5]。王凯等[6]采用数值模拟方法和实验室实验相结合的方法研究了煤与瓦斯突出冲击波在巷道内的衰减规律；孙东玲等[7]建立了一维情况下突出煤在管道中的运移数学模型，计算得到突出煤运移距离随着初始气流速度增大而增大的规律；张建方等[8]研究发现突出冲击波属于弱冲击波，并且给出了突出冲击波传播规律的数学关系式；程亮等[9]研究了不同瓦斯压力下的冲击力在管道中的传播规律以及煤-瓦斯两相流运动特征；吴爱军等[10]根据空气动力学理论分析了冲击波沿巷道方向传播规律，理论阐明了反射波和入射波在突出中的作用机理。

上述学者对煤与瓦斯突出两相流运移规律的研究多偏向于气体冲击或未综合考虑煤粉分布、煤粉流动状态和煤粉速度之间关系。因此，本文利用自主研制的煤与瓦斯突出两相流实验模拟系统，研究煤-瓦斯两相流突出过程，分析得出两相流冲击压力变化规律以及煤粉运移分布规律，研究结果对于指导煤矿井下安全防护有着一定的参考意义。……