煤田地质与勘探

作者：史垚城, 邹祖杰, 文国军, 程斯一, 吴来杰, 王玉丹, 刘璞, 陈梦溪,

关键词：煤岩颗粒, 能量耗散机理, 转运溜槽, 结构优化, 离散元法, 颗粒–壁面碰撞,

目的为应对应急救援作业、煤炭转运等物料输送中对溜槽结构性能的严苛要求，从颗粒能量耗散机理出发，提出了一种基于颗粒能量损耗调控的溜槽结构优化方法。方法构建了实验–仿真一体化分析框架，借助离散元方法(DEM)系统模拟颗粒在两级壁面(Wall Ⅰ与 Wall Ⅱ)间的冲击过程，重点揭示了颗粒速度扰动、应力分布特征与能量转化路径之间的耦合机理。基于此，定义了颗粒–颗粒能耗比例系数α，构建颗粒总能量耗散与壁面安装高度、角度之间的数学表达关系，并构建能耗均衡控制模型，定量分析了颗粒能量耗散情况和壁面安装角度与高度之间的关系。结果和结论壁面角度主导颗粒–颗粒与颗粒–壁面耗散路径的占比关系，可归纳为局部失稳、应力连续与冲击主导3种典型能耗机理。结合速度云图和应力场结果，进一步分析了颗粒宏观流动结构与微观能耗路径之间的协同演化关系。最后，提出了两种结构优化方法：一是设置引导性结构以降低初始冲击强度，二是引入台阶面实现局部剪切增强与耗散路径转化。结构优化方法有效提升了颗粒–颗粒耗散能力，同时避免了逆向流动与壁面局部过载现象，工程应用效果验证了优化方法的有效性。研究成果为复杂约束条件下溜槽系统的能量管理与结构设计提供了理论支撑与工程依据。

来源：2025年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

查看煤田地质与勘探杂志2025年第9期