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煤与瓦斯突出发生后,高浓度瓦斯充满井下巷道,不仅给事故救援造成困难,而且极易导致瓦斯爆炸等二次灾害的发生。本文在前人研究的基础上,运用理论分析、数值模拟等方法,分析了突出中瓦斯涌出速度的变化规律,提出了突出发生后快速判读瓦斯涌出规模的方法,研究了瓦斯在巷道内运移扩散规律及巷道条件对瓦斯浓度衰减的影响。并在以上工作的基础上初步研究了预测瓦斯涌出量及巷道内瓦斯浓度系统,为突出发生后的救灾提供一些新的途径。主要研究内容及结论如下: (1)通过分析煤样中瓦斯解吸速度及突出后巷道内瓦斯浓度变化,提出了突出位置处瓦斯涌出速度的表达式。该式合理的反应了煤与瓦斯突出中瓦斯涌出速度的变化趋势,并为突出后瓦斯在巷道内运移的研究奠定基础。 (2)建立了突出后瓦斯逆流模型,运用数值模拟软件Fluent对不同瓦斯涌出量、不同涌出时间下的28种瓦斯涌出工况进行了数值模拟,得到了逆流长度及监测点处瓦斯浓度变化数据。结果表明逆流长度与涌出量成正比,与涌出时间成反比。在分析数据的基础上,运用多元回归分析的方法,得到了计算瓦斯涌出量、瓦斯涌出时间的反演方程组。通过解方程组,可以快速判出瓦斯涌出量和涌出时间。 (3)针对煤与瓦斯突出发生后,巷道中存在的高浓度瓦斯,及突出发生的瞬时爆发性,引入污染物在水体中扩散的计算方法,结合巷道特点,将瞬时高浓度瓦斯视为一维瞬时线源,得到了平直巷道中有风流情况下描述瓦斯扩散的方程及其解。 (4)研究了含瓦斯风流通过巷道转弯、分岔、截面突变等不同巷道条件对瓦斯扩散及衰减的影响。结果表明,巷道条件使风流流场发生改变,产生的涡流及过流断面收缩都使扩散程度增大,瓦斯浓度比在平直巷道内下降,其中巷道分岔导致瓦斯浓度降低为平直巷道内的47.51%。 (5)基于瓦斯逆流参数反演瓦斯涌出量、瓦斯在巷道内的运移扩散规律,初步设计了一个快速预测瓦斯涌出量及巷道内瓦斯浓度变化系统。该系统能够为煤与瓦斯突出发生后采取的措施提供参考依据。