煤与瓦斯突出动能临界值研究

煤与瓦斯突出是煤矿行业的重大灾害之一，煤与瓦斯突出中突出动能的研究有助于揭示煤与瓦斯突出的机理。利用传染病动力学中“仓室”的概念，针对煤与瓦斯突出事故中的突出孔洞建立仓室模型。在任一仓室的任一环流上选定任意一点，对其速度在水平和垂直方向上进行分解，2个分速度引起仓室内部煤体在水平和垂直方向上的离层倾向，揭示了突出过程中突出孔洞的成形机理；对该点的动能E_K进行分析，发现动能E_K随时间t呈现“W”形、周期性变化，E_K在周期性变化中存在最小动能E_KF(即仓室环流的动能阈值，该点在仓室环流上动能最小、内能最大),因此，E_KF既是仓室环流上最小的动能，也是仓室环流发生突出的动能临界值条件(即能量条件),即煤与瓦斯突出的动能临界值。同时，对突出事故中的孔洞突出口尺寸(高度或宽度)与动能的相关性研究发现，不同的突出口尺寸与该处煤体的动能负相关，而与该处煤体的内能正相关，从本质上揭示了不同突出口尺寸是突出过程中煤体内能作用的结果。