煤厚异常区煤-瓦斯两相流传播特征试验研究

摘要

为充分认识地质构造带煤厚异常区煤-瓦斯两相流的传播规律,该试验借助多场耦合大型真三维液压加载煤与瓦斯突出模拟试验系统,研究煤厚异常区瓦斯突出后冲击气流的动力特征以及煤粉的运移规律。试验结果表明:在瓦斯突出前期,煤-瓦斯两相流的传播特征呈现湍流脉动特性,围绕平均值上下波动;在突出阶段,异常区煤体内部瓦斯积攒的膨胀能得到释放,冲击气流通过曳力作用携带煤粉向管道中运移,气流在管道中扰动时间持续6s左右,冲击压力呈现出先增大后减小的趋势。距离突出口越远,冲击气压峰值衰减幅度越明显,出现压力峰值的时间越是滞后。煤-瓦斯两相流在运移过程中只有少部分气流发生扩散,该部分气流冲击气压峰值远小于主巷道冲击气压峰值,携带煤粉能力也较弱;突出发生后,高速气流携带的煤粉以射流状向管道中运移,煤粉的运移速度分为初期加速和后期衰减两个阶段,煤粉的速度越大,在管道中出现分层现象越明显。突出管道中堆积的煤粉整体近似处于正态分布,中部区域堆积大量煤粉,占管道中总煤粉的68.8%,前后区域煤粉分布较少。