回采工作面瓦斯爆炸风门动态载荷研究

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瓦斯爆炸事故是煤矿井下重大灾难之一,回采工作面发生瓦斯爆炸不仅会产生有毒、有害气体,而且产生的冲击波会对巷道内的人及风门等通风设施造成损害,导致有毒、有害气体进入其他工作面,扩大灾害范围。因此,有必要对瓦斯爆炸导致的风门载荷变化进行研究。对风门的载荷进行研究可以为减小灾害范围及风门设计提供理论支持,根据风门受损情况也可以为灾害后事故分析提供依据。为了研究瓦斯爆炸后冲击波超压对于风门载荷的影响,本文以羊场湾二采区Ⅱ020612回采工作面对应巷道中的风门为例,利用数值模拟的方式对风门上的载荷进行研究,得出以下结论:(1)风门上动态载荷变化呈现瞬时性,即风门上的载荷会瞬间增加至最大值。在冲击波作用于风门时,风门载荷瞬间增加至最大值,之后随着冲击波在风门的反射,风门载荷逐渐衰减至常压并由于反射波的影响在常压上下波动。(2)风门的位置对于风门载荷值变化有很大的影响。处于直巷中的风门载荷值最大,承受的冲击波作用最大,风门载荷衰减的过程最为平缓;处于支路中的风门,壁面及岔路口的反射波会使风门载荷值再次增大,出现第二次较大的峰值;风门所处相对位置近时,风门之间会相互影响,反射波超压较大的风门会对另一风门产生影响。(3)风门载荷值在不同爆炸当量下呈现一定的规律变化。距离爆炸地点越近,风门载荷值越大;随着瓦斯爆炸体积的增加风门载荷值增加,两者近似呈现线性关系;瓦斯爆炸当量浓度前,随着瓦斯浓度的提高风门载荷值增大,在瓦斯浓度为9.5%时风门载荷最大值最大,在瓦斯爆炸浓度超过9.5%后,风门载荷最大值开始降低。(4)羊场湾矿井二采区Ⅱ020612回采工作面相关巷道中的风门在一定的瓦斯积聚体积及浓度下会发生破坏。在瓦斯爆炸体积超过800m~3时,羊场湾矿井二采区Ⅱ020612回采工作面进风巷直巷中的风门上的应力最大值超过了木材的屈服极限应力,风门在冲击波的作用下产生应力形变,发生破坏。图23幅,表9个,参考文献71篇。
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