| 标题 | 煤散体安息角受粒径大小的变化研究 |
| 范文 | 徐百平 摘要：为了探究煤散体自然安息角与粒径的变化关系，本文采用圆筒法对不同粒径的煤散体做了实验研究。将四种不同粒径的煤散体分别装入圆筒中，缓慢垂直向上移动圆筒，使散体自然堆落，测量煤散体堆积体的高度h与水平距离l，通过公式计算出安息角的大小。研究表明，煤散体自然安息角受粒径的大小呈现出随粒径增大，自然安息角逐渐变小的趋势。 Abstract： In order to explore the relationship between the natural rest angle and the particle size of coal particles， an experimental study of coal particles with different particle sizes was conducted in this paper. Four kinds of coal granular bodies with different particle sizes are loaded into the cylinders respectively， and the cylinders are slowly moved vertically upwards so that the loose bodies fall naturally. The height h and the horizontal distance l of the coal bodies are measured and the angle of repose is calculated by the formula. Studies have shown that the natural rest angle of coal particles is affected by the size of the particle size， and the natural repose angle gradually becomes smaller with the increase of particle size. 关键词：煤散体；粒径；安息角 Key words： coal dispersion；particle size；Rest Angle 中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）21-0251-02 0 引言 我国能源利用方面主要以煤炭為主，煤炭的开采过程比较复杂并伴有一定的矿山灾害、事故发生。合理的煤炭开挖、减少煤炭事故的发生和事故救援对维持矿山稳定和社会稳定发展有着重要意义。 当煤矿井下发生灾害事故时，应急救援是帮助被困矿工脱离危险的重要手段。据统计，煤矿井下发生重大事故时，第一现场瞬间死亡人数不到10%[1]，大多因为救援时间的延长，用于逃生的通道阻塞，在井下呼吸有毒有害气体、氧气供应不足，中毒或窒息身亡。在煤矿井下发生灾害后，救援通道迅速开挖形成，是减少被困人员伤亡的关键所在。 救援通道的迅速形成，就需要对散体的一些参数有所掌握。贾旭光[2]等人探究了不同粒度和锥载形态下散体的安息角，得出了颗粒尺寸影响散体边坡安息角的结论。李昌宁[3]对非均匀的矿石散体做了研究，确定了散体非均匀度的计算方法，建立了矿石散体的放出安息角与矿石的非均匀度的关系方程。本文针对煤散体做了研究，探究不同粒径的煤散体安息角是如何变化。 1 实验步骤及数据处理 散体作为一种颗粒的集合体，其颗粒之间相互作用可以形成较稳定的结构，使散体在堆积过程中保持一定的形状（见图1）。然而散体堆积时会形成一定的坡度，该坡度不会超过某一极限角度，此极限角度βc即为散体的自然安息角。很多专家学者都对自然安息角有各自的见解，对自然安息角的研究成果也各有不同。综合这些研究发现，对自然安息角的定义还是比较统一的，即是在自然的状态下，堆积体的坡面与水平方向所能形成的最大的角度，且随着堆积体高度的变化，该角度不发生改变，称为自然安息角。测量安息角的装置很多，例如，圆筒式测定装置、旋转式测定装置、载压式测定装置、塌落式测定装置和圆盘式测定装置等。本文采用圆筒式测定装置进行实验（如图2）。 根据表1煤散体自然安息角和图3粒径与安息角曲线图可知，煤散体安息角随粒径的增大而变小。在变化过程中，变化速率呈现出先变大后变小的趋势。 2 结论 通过公式（1）计算得知，煤散体的自然安息角随煤散体粒径的变大而逐渐变小，变化速率呈现出先变大后变小的趋势，差距较为明显。导致这种现象的主要原因是粒径小的煤散体，垮落堆积体的内部空隙率相对小，散体接触面更大一些，相互作用摩擦力更大，所以安息角相对较大。通过对煤散体自然安息角的研究分析，总结实验结论，使发生矿山灾害后，在第一时间开挖救援通道起到一定的作用。 参考文献： [1]郝传波，于会军，张国华，蒲文龙.井下断层地质破碎带巷道垮落体力学特性[J].黑龙江科技大学学报，2016，26（7）：351-352. [2]贾旭光，陈曦，李鑫.不同粒度和堆载形态下散体瞬时自然安息角的实验研究[J].现代矿业，2015，549（1）：25-27. [3]李昌宁.矿岩散体的非均匀度与放出安息角关系的研究[J].矿业研究与开发，2002，22（2）：11-14. |
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