煤与瓦斯突出的层裂－粉碎模型

提出了描述煤与瓦斯突出的１维模型。该模型把煤体破坏分为２个阶段──层裂和层裂片的粉碎，并用粉碎率的概念来描述煤体的这种非均匀破坏。利用上述模型和从模拟实验得来的参数，对突出过程进行数值计算，得到了破裂阵面推进速度与瓦斯初始压力和煤初始粉碎率之间的拟合关系．计算结果与实验结果符合得很好。在煤激波管的实验中，揭示了一系列重要现象。值得提到的是，在严格控制实验煤样参数不变，仅改变充气气体压力的情况下，发现有３种典型现象：当充气气压ｐｇ小于某一临界值ｐｃｌ时，煤样不发生破坏；当ｐｇ＞ｐｃｌ但小于另一临界值ｐｃ２时，可观察到部分煤样破裂；而当ｐｇ＞ｐｃ２时，观察到煤样全部破裂并被抛出，破裂阵面近似恒稳地推进。在建立本文的物理模型时，将利用这些实验事实。１物理模型比照郑哲敏等的１维实验，研究图１所示装置破膜后的过程。煤与瓦斯突出研究的关键问题是对煤体破裂的研究，即对煤的破裂准则和破裂阵面运动规律的研究。对此本文提出以下模型：（１）把最大有效拉应力准则作为破裂准则，认为破裂是不连续的，破裂阵面跳跃式发展；（２）引入混相流和粉碎率的概念来描述层裂片的运动；（３）层裂片的形态在运动中不稳定，满足一定条件后将发生进一步的粉碎。