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煤与瓦斯突出是我国煤矿生产中最严重的灾害之一,采用理论分析、实验室试验及数值模拟相结合方法,研究了煤与瓦斯突出能量变化特征,对煤与瓦斯突出预测和防治具有重要理论与实际应用意义。 基于突出现场观察到的气固两相射流特征,提出将煤与瓦斯突出视为瓦斯-煤气固两相射流过程,推导了煤与瓦斯射流突出能量公式;利用自主研制的主动式煤与瓦斯射流突出模拟装置,实验室试验研究了煤样粒径、煤样含水率、揭煤面积与煤与瓦斯射流突出临界瓦斯压力、煤粉粉碎性及破碎性等关系变化规律;将试验结果代入所建立的射流突出能量理论公式,得到射流突出能量变化特征,与前人研究结论吻合;采用ANSYS Fluent数值模拟软件,研究了瓦斯压力对煤与瓦斯射流突出影响变化规律,获得了突出能量变化特征,经与现场实例比较,验证了模拟有效性。 对煤与瓦斯突出能量变化特征进行分析,结果表明:随煤样粒径减小、含水率增加、揭煤面积减小,煤体破碎性和分选性越明显,突出能量具有波动性;将试验和数值模拟数据代入射流突出能量理论公式,得到随临界瓦斯压力增加,突出能量越大,与理论分析结果一致;试验和数值模拟得到的瓦斯内能均比煤体弹性潜能大3~4个数量级,与前人研究结果吻合,研究结果可为煤与瓦斯突出能量预测提供参考。