煤与瓦斯突出后固气两相流在巷道中运动规律

论文摘要

煤与瓦斯突出是井下的一种动力现象,具有很强的危害性。本文运用理论分析、数值模拟方法对煤与瓦斯突出后在巷道内的运动规律进行了研究,主要包括:（1）在对全国煤与瓦斯突出档案资料统计分析的基础上,对煤与瓦斯突出事故进行了特征分析,初步建立了一种固气耦合的煤与瓦斯突出模型。（2）基于气力输送理论和两相流理论,探讨了煤与瓦斯突出的瓦斯输运特性。（3）基于二维不可压缩稳态雷诺时均N-S方程,标准的k-ε湍流模型,应用Fluent软件对煤与瓦斯突出过程进行了相应的数值模拟,包括突出孔嘴的长度对突出规律的影响、突出后煤粉的运动规律、瓦斯流的运动规律。数值模拟表明,突出的空洞一般在巷道中部偏下,孔嘴长度对突出影响不大;突出瓦斯压力迅速下降,瓦斯速度明显呈中间大两边小由近向远运动;而煤粉在呈跳跃式向前运动。本文提出的将煤与瓦斯运动分为阶段进行研究的方法,对煤与瓦斯突出的后续研究有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状、发展动态
• 1.3 主要研究内容
• 2 煤与瓦斯突出特征分析
• 2.1 突出实例及其分析
• 2.2 突出煤的粒度组成及其堆积情况
• 2.3 突出后瓦斯在巷道内的涌出规律
• 2.4 本章小结
• 3 突出后粉煤瓦斯流运动特性研究
• 3.1 瓦斯与粉煤的运动形态
• 3.2 突出瓦斯与粉煤的主要参数
• 3.3 突出流气场的研究
• 3.4 瓦斯输送特性
• 3.5 本章小结
• 4 煤与瓦斯突出过程中的固—气两相流动理论
• 4.1 Lagrangian描述方法
• 4.2 Eulerian-Lagrangian描述方法
• 4.3 Eulerian描述方法
• 4.4 两相流理论在煤与瓦斯突出后的应用
• 4.5 本章小结
• 5 煤与瓦斯突出后在巷道中运动规律的数值模拟及分析
• 5.1 FLUENT软件概述
• 5.2 模型的建立
• 5.3 煤与瓦斯突出数值模拟
• 5.4 粉煤的运动规律
• 5.5 本章小结
• 6 主要结论及展望
• 6.1 本文得到的主要结论
• 6.2 主要创新性成果
• 6.3 存在的问题及其下一步研究的内容
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间发表的论文