矿井大尺度冲击波传播规律数值模拟研究

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作   者：

张学博;  高建良;  沈帅帅;  任镜璋;  潘荣锟;  王春霞; 

作者机构：

河南理工大学安全科学与工程学院;  煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心; 

关键词：

瓦斯爆炸;  冲击波传播;  超压;  分段接力模拟法; 

期刊名称：

中国矿业大学学报

基金项目：

深部开采采空区覆岩卸压瓦斯精准抽采基础研究

i s s n：

1000-1964

年卷期：

2021 年 004 期

页   码：

676-684

摘   要：

为了解决矿井大尺度下瓦斯爆炸冲击波的传播规律研究难题,提出了冲击波传播的分段接力数值模拟法,解决了瓦斯爆炸数学模型确定、几何模型合理简化及各区段合理划分、动态边界条件下二维几何模型模拟冲击波传播规律的可行性分析等关键问题.研究表明:二维模型模拟实际大尺度巷道瓦斯爆炸是不可靠的,其模拟结果整体偏低且误差很大;距爆炸点200 m处,瓦斯积聚10 m时相对误差高达76.5%;基于动态边界条件下二维模型模拟冲击波传播规律是可行的,其模拟结果误差很小,距入口边界1 000 m处,瓦斯积聚10 m时相对误差仅为9.78%.分叉巷道长度对冲击波超压影响较小,数值模拟时可将其他分叉及连接巷道合理简化.不同巷道连接形式对直巷道内冲击波传播影响范围均较小（10 m左右）,但其对冲击波超压值影响程度有所不同;直巷道出口附近和T型巷道分岔口附近冲击波超压均略有降低,L型巷道拐弯附近直巷道内冲击波超压明显升高.确定了羊场湾矿其各区段的合理动态边界位置,合理划分了其几何模型,成功模拟了羊场湾矿掘进工作面瓦斯爆炸冲击波传播规律.