煤田地质与勘探

作者：张超林, 王奕博, 王恩元, 曾伟, 王培仲,

关键词：煤与瓦斯突出, 突出煤粉, 运移速度, 质量分布, 粒径分布,

煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的地质灾害之一，主要表现为瓦斯窒息和煤粉冲击、掩埋。利用自主研制的多功能煤与瓦斯突出模拟试验系统，开展不同瓦斯压力条件下煤与瓦斯突出模拟试验。结果表明，突出启动后，瓦斯气体携带煤粉以射流状喷向巷道。在0.35 MPa低瓦斯压力条件下，瓦斯膨胀能低，突出煤粉初始加速度小，受重力和阻力影响显著，运移形态以沙丘流和分层流为主，并出现多次“加速−减速”过程，最大速度为34.2 m/s；而在2.00 MPa高瓦斯压力条件下，瓦斯膨胀能高，突出煤粉初始加速度大，能有效克服重力和阻力，运移形态以栓流为主，运移速度降低不明显，最大为71.2 m/s。同时，当瓦斯压力从0.35 MPa增加至0.85 MPa和2.00 MPa时，相对突出强度由36.13%增大至52.39%和63.70%，且煤层瓦斯压力越高，突出煤粉运移距离越远，巷道末端集尘袋内煤粉质量占比越高，分别为65.21%、75.05%和87.17%。此外，突出结束后，突出煤粉粉碎率随瓦斯压力增加依次增大，分别为8.1%、21.5%和28.0%，但是粉碎到临界粒径0.075 mm以下的煤粉较少。最后，计算得到不同瓦斯压力条件下突出煤粉破碎指数分别为0.19、0.44和0.56，与相对突出强度具有较好的线性拟合关系。研究结果对揭示突出致灾机制、制定防灾减灾措施具有一定指导意义。

来源：2022年第6期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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