突出后粉煤在巷道中運移規(guī)律數(shù)值模擬研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是礦井最嚴重的災(zāi)害之一，數(shù)百米的巷道可能在突出發(fā)生時被粉煤充填，瓦斯粉煤流噴出時具有暴風般的性質(zhì)，甚至能逆風流運行，以致數(shù)千米長的巷道被充滿。煤與瓦斯突出的危害不僅表現(xiàn)在沖毀巷道支護和設(shè)施，淹沒人員，而且突出的高濃度瓦斯在井下易造成瓦斯積聚和瓦斯超限，造成人員窒息，甚至導(dǎo)致瓦斯爆炸等二次事故。嚴重時會發(fā)生風流逆轉(zhuǎn)，破壞通風系統(tǒng)，對事故救援造成很大困難，研究突出后粉煤的運移規(guī)律對于減小突出危害及應(yīng)急救援具有重要意義。
　

2、　本文將煤與瓦斯突出看作射流，選取中型突出作為研究對象，利用計算流體力學軟件Fluent對巷道中煤與瓦斯突出后的現(xiàn)象進行數(shù)值分析。文中把突出孔洞定義為煤和瓦斯的源項，指定進口為質(zhì)量流量入口，采用Euleran-Euleran方法計算，宏觀上將煤和瓦斯都視為連續(xù)相，微觀上將煤視為不同粒徑的球體，假設(shè)煤的拋出量隨瓦斯涌出呈同步冪函數(shù)規(guī)律變化。選取四種不同粉煤粒徑：0.3mm、3mm、8mm和15mm，首先對突出只有瓦斯的情況進行分析，隨后研

3、究含有不同粒徑粉煤的五種工況：分別對單一粒徑參與下的突出情況進行模擬，最后將四種粒徑粉煤均勻混合，研究了粉煤突出后在巷道中的運動及堆積規(guī)律，揭示瓦斯?jié)舛燃八俣入S時間的變化規(guī)律。通過以上研究，本文得到以下主要研究結(jié)論：
　　(1)距巷道底板0.2m的斷面上，離突出孔洞相同距離的位置，0m～8m之間，粉煤粒徑越大，其濃度越高，10m～18m之間，粉煤粒徑越小，其濃度最高。距巷道左側(cè)壁2m和4m的斷面上，粉煤濃度都粒徑增大而增大；而距左

4、側(cè)壁8m和12m的斷面上，粉煤濃度隨粒徑增大而減小。
　　(2)粒徑分別為0.3mm、3mm、8mm和15mm的單一粒徑粉煤及四種粒徑均勻混合粉煤五種工況下，粉煤堆積角度依次分別為：1.2°、2.3°、8.5°、16.7°和5.7°。單一粒徑粉煤堆積角度隨粒徑增加而增大，混合粒徑粉煤堆積角介于粒徑3mm和8mm的粉煤堆積角之間。五種工況下的突出煤堆積角度均小于煤自然安息角。
　　(3)同一時刻，瓦斯在突出口處速度最大，隨距突