煤與瓦斯突出沖擊波實驗研究.pdf

1、本文針對我國煤與瓦斯突出事故頻發(fā)和復雜性強的特點,從理論分析、實驗研究兩方面對煤與瓦斯突出及其產生的沖擊波進行研究,系統(tǒng)地模擬研究了煤與瓦斯突出后實驗管道內突出沖擊波傳播規(guī)律。對巷道內煤與瓦斯突出沖擊波的傳播特性進行了研究和總結。
　　本文由理論分析、在理論指導下實驗系統(tǒng)的搭建和實驗測試以及實驗結果與理論分析對比總結四個部分組成。首先,在相似理論的指導下自行設計加工一套煤與瓦斯突出實驗系統(tǒng),該系統(tǒng)有突出實現(xiàn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩部分

2、組成,由模擬突出實驗系統(tǒng)實現(xiàn)煤與瓦斯的突出,然后通過動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將壓力變送器采集的電信號轉變成數(shù)字信號,測試突出發(fā)生后瓦斯產生的沖擊波的壓力變化特性,其次,根據(jù)空氣動力學原理,分析了突出發(fā)生與發(fā)展對沖擊波傳播的影響因素(突出參與的煤量、參與的瓦斯量與瓦斯壓力、實驗管道的布置與粗糙程度等);基于沖擊波間斷關系式,引入氣體狀態(tài)方程,推導出沖擊波傳播的超壓公式和沖擊波陣面的速度表達式。實驗研究部分,實驗驗證了理論分析關于煤與瓦斯突出沖擊波

3、傳播的結論。通過不同參與煤量、不同瓦斯壓力、不同瓦斯氣體和不同的巷道布置情況下的突出模擬實驗,分析了這幾種情況下突出沖擊波的影響關系。
　　實驗結果表明,獨立設計的整套實驗系統(tǒng)能很好地模擬煤與瓦斯突出這一復雜的動力現(xiàn)象,成功地模擬出了突出在巷道中的發(fā)生發(fā)展過程;產生沖擊波的大小的影響因素比較多,其中最為重要的是煤體內存儲的瓦斯膨脹能(煤與瓦斯突出的強度),而突出產生的初始超壓與瓦斯壓力有著密切的關系。通過沖擊波超壓公式和沖擊波氣流