Combining with case study, theoretical analysis, computer simulation and experimental study, interaction mechanism of two-phase flow of coal and gas induced by outburst will be thoroughly analyzed. 3D unsteady model of dynamic propagation process of two-phase flow of coal and gas during outbursts and 3D unsteady network model of mine airflow during catastrophic process caused by gas pressure of active ventilation network will be established. According to above investigation and research, dynamic attenuation patterns of two-phase flows and gas transportation patterns in roadways induced by the difference of the gas pressure will be explained. And mine airflow catastrophic characteristics induced by power and gas pressure will be also revealed. The research results will be used for providing theoretical basis for safety protection and disaster design, disaster ventilation, emergency plan design. As a consequence, it may be of important theoretical and practical significance for outburst accident rescue as well as effective prevention of the occurrence of secondary accidents.
通过对现场突出案例的实际分析,并结合理论分析、数值模拟和实验室试验等研究方法和手段,深入分析突出煤粉瓦斯所形成的气固两相流的作用机理,建立突出煤粉瓦斯两相流动力衰减的三维非稳态模型以及有源风网瓦斯风压诱导的矿井风流灾变的非稳态网络模型,阐明突出煤粉瓦斯两相流动力衰减规律以及有源风网瓦斯在巷道中的动态运移规律,揭示突出煤粉瓦斯两相流的动力及瓦斯风压诱导的矿井风流灾变规律,从而为突出矿井安全防护与抗灾系统设计、灾变通风以及突出事故应急预案的制定提供理论依据,对突出矿井的抗灾救护及有效防止二次灾害事故的发生具有重要的理论和实际意义。
本项目采用理论分析、数值模拟和实验室试验等研究方法和手段,深入分析了突出煤粉瓦斯所形成的气固两相流的作用机理,建立了突出煤粉瓦斯两相流的动力传播衰减的三维非稳态模型,利用fluent软件系统模拟了煤粉瓦斯两相流在不同类型井巷中的传播特征;研制了突出煤粉瓦斯两相流传播特征实验装置,利用该实验装置对突出煤粉瓦斯两相流的传播特征进行了系统分析,并与数值模拟结果作了对比分析,系统阐释了突出煤粉瓦斯两相流的衰减规律。在此基础上,建立了有源风网瓦斯风压诱导的矿井风流灾变过程的非稳态风网模型,该模型综合考虑单一巷道风流流动动量方程、节点风量平衡方程以及回路风压平衡方程;提出了非稳态通风网络模型的数值解法,开发了相应的非稳态风网解算程序;利用该程序系统分析了上行通风、下行通风井巷分支风流灾变规律。研究结果表明,突出破碎煤粉对突出冲击气流衰减的作用明显,煤粉体积分数越高,冲击气流强度衰减的越快;煤层瓦斯压力越高,冲击气流衰减的越明显。初始瓦斯风压越大,瓦斯所在的巷道分支发生风流逆转的可能也就越大。主扇风压越大,分支越不容易发生风流逆转,井下发生突出灾变时,下行通风不利于瓦斯排放。最后,本项目以唐山矿瓦斯积聚诱致的矿井风流灾变为例,通过实验研究、数值计算等手段,对风流灾变进行了系统分析,研究结果与唐山矿现场情况比较吻合,验证了本项目的研究成果的合理性。
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数据更新时间:2023-05-31
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