矿业研究与开发

作者：原琰崴,崔传波,邓存宝,金智新,李江江

关键词：高压煤粉;气固两相射流;冲蚀模型;煤岩破碎;应力波

为进一步强化高压射流破煤岩能力,降低能耗,结合原位物理破碎流态化开采理论,提出了一种高压煤粉气固两相 射流破煤方法. 基于DPM离散相模型阐明了气固两相射流的流场结构特征及煤粉加速规律,构建了煤岩RHT本构 模型,采用DEM-FEM方法建立了耦合模型,探究了冲蚀过程中煤岩内部应力波传播及动态损伤规律,并对比分析了矸 石水射流和煤粉粒子射流的能耗及破煤效果.结果表明:随着射流压力的升高,流体状态从过膨胀转变为欠膨胀,流场 马赫盘结构愈发明显;提高射流压力可以增大煤粉粒子射流的冲击能量,有利于强化煤岩内部应力波效应,延长应力波有效作用时间,加剧煤岩损伤,煤岩更易被剪切形式所破坏;随着传播距离的增大,应力波会出现一定程度的频散和幅值衰减,且衰减速率随射流压力的增大而增大;相同冲击速度下,煤粉粒子射流对煤岩的宏观损伤更为严重,其冲蚀率为矸石水射流的7.78倍,对应比能耗仅为矸石水射流的56％,表现出更优的破煤特性.研究结果可为气固两相射流破煤的应用提供一定的理论支撑.

来源：2024年第7期

《矿业研究与开发》期刊编辑部

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