D01:10.13374/i.issn1001t63x.2010.03.001 第32卷第3期 北京科技大学学报 Vol 32 No 3 2010年3月 Journal of Un iversity of Science and Techno lgy Beijing Mar.2010 采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟 郑怀昌12) 宋存义)胡龙)肖刚)李明)张晓君) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)山东理工大学资源与环境工程学院，淄博255049 摘要基于采空区冒落过程中冒落岩体与空气相互作用中能量的守恒与转化，建立了冲击气浪风速模型，设计制作了模拟 实验测试装置。实验表明，随着下落高度增加，冲击气浪风速增加幅度略有减缓，采用大断面空间小尺寸的“打气筒”模型计 算能够更好地反映冒落过程中的气体流动过程，但应该以“打气筒”和“绕流”的复合模型表征冲击起浪。在实验基础上建立 的实验模型与理论模型有很好的相似性。 关键词地下采矿：冒落；危害：预测：冲击气浪；风速 分类号TD324 Sim ulation of a ir shock waves induced by large-scale roof caving in huge m ined- out area ZHENG Huai-chang 2),SONG Cunyi,HU Long?,XIAO Gang?,LIM ing?,ZHANG Xiao-jun?) 1)School ofCivil and Environmental Engneering University of Science and Technolgy Beijing Beijing 100083 China 2)School ofResourses and Envimommental Engneering Shandong University of Technology Zbo 255049 China ABSTRACT Based on energy conservation and transfomation caused by the interaction of caving rock and air in the course of moof caving in large"size m ined-out area a wind speed model of in pact waves was constnucted and an experinental device was designed Expermental results show that w ith the increasing of rock falling height the amplitude of w ind speed of mpact waves slow ly increases The small-size inflatormodel in a large cmoss"section space could better descrbe air flow during roof caving but air shock waves shouk be expressed by the inflator and extemal flow campound model The established experin ental and theoreticalmodels have a great si i larity KEY WORDS underground m ning caving hazank prediction:air shock wave w ind speed 随着矿床开采的持续进行，采空区面积累积越 亡、设备和设施破坏，冲击气浪灾害是非煤地下矿 来越大，许多矿山采空区面积已达数万m.近年 山最早被认知的采空区危害之一，然而定量研究冲 来，矿山大面积采空区顶板垮落事件时有发生， 击气浪最大风速在近几年才开始，目前主要采用 1993年枣庄某石膏矿5000多m的采空区顶板突 打气筒或“绕流”两种模型研究，分别从能量守 然垮落，产生的冲击气浪使井下十余人当场丧生； 恒和无限空间内物体下落冲击角度建立了气流风速 2006年8月19日湖南石门县孟全镇天德石膏矿发 模型山：两种计算模型随着采空区面积和冒落高度 生1.8万m的采空区冒落，9名矿工被采空区顶板 的变化差异增大，打气筒模型反映了采空区冒落 冒落形成的空气冲击波（冲击气浪）致死，据调查部 的极值状态，对于井下空气冲击波，主要研究井下 门测算，当时的空气冲击波最大速度为274m·8. 爆破所产生的空气冲击波极其防护技术2-，而对 于因采空区顶板大面积冒落所产生的空气冲击波则 1冲击气浪形成分析模型 研究不多山.由于采空区围岩的差异及所处环境的 冲击气浪灾害是指采空区冒落过程中诱发的高 多样性，顶板大面积冒落多难以准确预测，其造成的 速气流，作用在人员、设备和设施上等，造成人员伤 破坏往往很大，相关研究计算采用Lagrange-一维人 收稿日期：2009-06-27 基金项目：山东省自然科学基金资助项目(N。Y2006E06):山东省科技攻关资助项目(N。2008GG10006016) 作者简介：郑怀昌(1964-)，男，教授，博士研究生，E mail hchzheng@126cm宋存义(1954-)男，教授，博士生导师
第 32卷 第 3期 2010年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．3 Ｍａｒ．2010 采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟 郑怀昌 12） 宋存义 1） 胡 龙 2） 肖 刚 2） 李 明 2） 张晓君 2） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院北京 100083 2） 山东理工大学资源与环境工程学院淄博 255049 摘 要 基于采空区冒落过程中冒落岩体与空气相互作用中能量的守恒与转化建立了冲击气浪风速模型设计制作了模拟 实验测试装置。实验表明随着下落高度增加冲击气浪风速增加幅度略有减缓采用大断面空间小尺寸的 “打气筒 ”模型计 算能够更好地反映冒落过程中的气体流动过程但应该以 “打气筒 ”和 “绕流 ”的复合模型表征冲击起浪。在实验基础上建立 的实验模型与理论模型有很好的相似性。 关键词 地下采矿；冒落；危害；预测；冲击气浪；风速 分类号 ＴＤ324 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｉｒｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｌａｒｇｅ-ｓｃａｌｅｒｏｏｆｃａｖｉｎｇｉｎｈｕｇｅｍｉｎｅｄ- ｏｕｔａｒｅａ ＺＨＥＮＧＨｕａｉ-ｃｈａｎｇ 12）ＳＯＮＧＣｕｎ-ｙｉ 1）ＨＵＬｏｎｇ 2）ＸＩＡＯＧａｎｇ 2）ＬＩＭｉｎｇ 2）ＺＨＡＮＧＸｉａｏ-ｊｕｎ 2） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｉｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ100083Ｃｈｉｎａ 2） ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｓｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＺｉｂｏ255049Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｃａｖｉｎｇｒｏｃｋａｎｄａｉｒｉｎｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｒｏｏｆ ｃａｖｉｎｇｉｎｌａｒｇｅ-ｓｉｚｅｍｉｎｅｄ-ｏｕｔａｒｅａａｗｉｎｄｓｐｅｅｄｍｏｄｅｌｏｆｉｍｐａｃｔｗａｖｅｓｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄａｎｄａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｒｏｃｋｆａｌｌｉｎｇｈｅｉｇｈｔｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄｏｆｉｍｐａｃｔｗａｖｅｓｓｌｏｗｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓ． Ｔｈｅｓｍａｌｌ-ｓｉｚｅｉｎｆｌａｔｏｒｍｏｄｅｌｉｎａｌａｒｇｅｃｒｏｓｓ-ｓｅｃｔｉｏｎｓｐａｃｅｃｏｕｌｄｂｅｔｔｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅａｉｒｆｌｏｗｄｕｒｉｎｇｒｏｏｆｃａｖｉｎｇｂｕｔａｉｒｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｓｈｏｕｌｄ ｂｅｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｆｌａｔｏｒａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｃｏｍｐｏｕｎｄｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｈａｖｅａｇｒｅａｔｓｉｍｉ- ｌａｒｉｔｙ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｍｉｎｉｎｇ；ｃａｖｉｎｇ；ｈａｚａｒｄ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ａｉｒｓｈｏｃｋｗａｖｅ；ｗｉｎｄｓｐｅｅｄ 收稿日期：2009--06--27 基金项目：山东省自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．Ｙ2006Ｅ06）；山东省科技攻关资助项目 （Ｎｏ．2008ＧＧ10006016） 作者简介：郑怀昌 （1964— ）男教授博士研究生Ｅ-ｍａｉｌ：ｈｃｈｚｈｅｎｇ＠126．ｃｏｍ；宋存义 （1954— ）男教授博士生导师 随着矿床开采的持续进行采空区面积累积越 来越大许多矿山采空区面积已达数万 ｍ 2．近年 来矿山大面积采空区顶板垮落事件时有发生． 1993年枣庄某石膏矿 5000多 ｍ 2 的采空区顶板突 然垮落产生的冲击气浪使井下十余人当场丧生； 2006年 8月 19日湖南石门县孟全镇天德石膏矿发 生 1∙8万 ｍ 2的采空区冒落9名矿工被采空区顶板 冒落形成的空气冲击波 （冲击气浪 ）致死据调查部 门测算当时的空气冲击波最大速度为 274ｍ·ｓ —1． 1 冲击气浪形成分析模型 冲击气浪灾害是指采空区冒落过程中诱发的高 速气流作用在人员、设备和设施上等造成人员伤 亡、设备和设施破坏．冲击气浪灾害是非煤地下矿 山最早被认知的采空区危害之一然而定量研究冲 击气浪最大风速在近几年才开始．目前主要采用 “打气筒 ”或 “绕流 ” 两种模型研究分别从能量守 恒和无限空间内物体下落冲击角度建立了气流风速 模型 ［1］；两种计算模型随着采空区面积和冒落高度 的变化差异增大“打气筒 ”模型反映了采空区冒落 的极值状态．对于井下空气冲击波主要研究井下 爆破所产生的空气冲击波极其防护技术 ［2--3］而对 于因采空区顶板大面积冒落所产生的空气冲击波则 研究不多 ［4］．由于采空区围岩的差异及所处环境的 多样性顶板大面积冒落多难以准确预测其造成的 破坏往往很大．相关研究计算采用 Ｌａｇｒａｎｇｅ一维人 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．03．001
,278 北京科技大学学报 第32卷 工黏性差分格式，研究冒落体在空区的运动方程及 果必然是空区内空气压力越来越高，从而使巷道中 其对空区内空气的压缩作用，在考虑初始边界条件 空气喷出速度越来越大；当采空区垮落到地表或下 和运动条件的基础上，分析冒落体下落过程中在空 部受压缩空气扩散到冒落岩石之上时，采空区内空 区内气体的最大压力和流速.文献[6]以“整体 气压力大幅度下降，巷道中空气喷出速度随之下降， 切冒型”垮落为背景、基于能量守恒研究采空区飓 因此，可将顶板冒落形成高压风流的风速预测 风灾害，建立了飓风风速预测模型，文献[7提出了 简化模型分成两个相对独立的过程进行分析，即采 一维Lagrange黏性差分格式，建立了一个有效的计 空区内空气压缩过程和高压气体从巷道（喷口）喷 算模型，对空腔的底部压力、风速进行了计算分析， 出过程， 为削波试验提供了理论上的指导.文献[8运用气 冲击气浪的大小与有无气体补给源有关.当没 体动力学理论，对采空区大面积顶板瞬时一次冒落 有外部气体补给时（采空区未垮落至地表），冒落体 进行分析计算，求出了冲击气浪涌入巷道瞬间的速 之下的被压缩气体，一部分受负压作用绕回冒落体 度、冲击气浪沿程损失和冲击所产生的附加压强， 上面的新空区，另一部分形成气浪扑出后，又被负压 文献[9]采用采场顶板动力冲击机理理论和数值模 逐步吸回空区，只留下由气浪激起的粉尘向前方进 拟的方法，研究了暴风形成的机理 一步飘散，当有外部气体补给时（采空区与地表部 从采空区结构、围岩结构和岩体的破坏特征分 分连通)，被冒落体压缩的气体，有如打气筒”里的 析，采空区顶板整体一次性冒落的可能性很小，因此 压缩气体，沿联通口冲出，直至在出口排除多余的体 利用打气筒模型计算的冲击气浪风速过大，甚 积量为止， 至出现了几m·s的计算风速，夸大了采空区冲击 基于上述分析，可以将采空区顶板冒落造成冲 气浪的危害程度，绕流模型计算的风速虽然主要 击气浪过程简化为两种数学模型：一种是打气筒” 取决于冒落体的几何尺寸和采空区高度，但忽略了 模型、采空区的边壁相当于气筒”，而垮落的岩石 采空区顶板冒落是发生在有限、半密闭空间（绝大 相当于活塞”，岩石冒落相当于活塞”向下运动， 多数采空区冒落不是瞬间冒落到地表的)中这一基 使下部的气体由通道急剧排出，形成冲击气浪，另 本现实，利用无限空间小块体下落计算不可避免造 一种是绕流模型，岩块向下运动过程中，一部分 成较大误差，其结果往往造成冲击气浪最大风速 气体绕岩块流动，到了岩块的上方：一部分气体流向 与采空区面积无关这样的错误结果. 空区四壁，形成环流：还有一部分气体，连同岩块落 整个采空区冒落可以认为是不同尺寸冒落体相 地时刻的冲击气流一道，形成冲击气浪， 继冒落发生，冒落体几何尺寸与采空区面积相比仅 2.1打气筒模型 仅是几倍最多是百倍的关系，空气绕流断面很小，因 顶板大面积冒落时，容器内的气体承受着比巷 此采用大断面空间小尺寸的打气筒模型计算更 道内气体高的压力，采空区的面积为A,空气的流 加能够反映冒落过程中的气体流动过程，应该用 速，巷道内空气的压力为P,巷道的横断面积为 打气筒和绕流两种模型的的复合模型表征冲 A,空气的流速为 击气浪 假定空气为理想流体，其密度为 2冲击气浪风速预测 根据连续性方程A1=A,得： 准确地预测采空区顶板大面积冒落所形成的冲 击气浪的风速是很困难的，因为在采空区顶板冒落 根据流体运动的阻力公式，其对物体的作用力为： 过程中存在许多的随机因素，如初次冒落的顶板面 积及冒落持续时间难以准确确定；初次冒落与后续 F-Ko iAfo 冒落间的时间间隔：后续冒落中，同时冒落顶板面积 式中，K,为阻力系数，对于平板K,=2A为物体的 及冒落持续时间等. 横断面积；？为空气密度. 采空区顶板冒落（实际是非整体下落），使采空 设H为总冒落高度，h为第次下落的高度，a: 区内空气受到压缩，导致采空区内气体压力升高，密 为第次冒落岩体的重力加速度，u、e分别为第i 度上升，由于压力不均衡，气体必然由巷道涌出.然 次岩体冒落时采空区内的风速和巷道内的风速，g 而，采空区面积与巷道断面积相差悬殊，巷道中空气 为重力加速度，当m=△h时， 喷出过程必然滞后于空区内空气受压缩过程：其结 o二g
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 工黏性差分格式研究冒落体在空区的运动方程及 其对空区内空气的压缩作用在考虑初始边界条件 和运动条件的基础上分析冒落体下落过程中在空 区内气体的最大压力和流速 ［5］．文献 ［6］以 “整体 切冒型 ”垮落为背景、基于能量守恒研究采空区飓 风灾害建立了飓风风速预测模型．文献 ［7］提出了 一维 Ｌａｇｒａｎｇｅ黏性差分格式建立了一个有效的计 算模型对空腔的底部压力、风速进行了计算分析 为削波试验提供了理论上的指导．文献 ［8］运用气 体动力学理论对采空区大面积顶板瞬时一次冒落 进行分析计算求出了冲击气浪涌入巷道瞬间的速 度、冲击气浪沿程损失和冲击所产生的附加压强． 文献 ［9］采用采场顶板动力冲击机理理论和数值模 拟的方法研究了暴风形成的机理． 从采空区结构、围岩结构和岩体的破坏特征分 析采空区顶板整体一次性冒落的可能性很小因此 利用 “打气筒 ”模型计算的冲击气浪风速过大 ［10］甚 至出现了几 ｋｍ·ｓ —1的计算风速夸大了采空区冲击 气浪的危害程度．“绕流 ”模型计算的风速虽然主要 取决于冒落体的几何尺寸和采空区高度但忽略了 采空区顶板冒落是发生在有限、半密闭空间 （绝大 多数采空区冒落不是瞬间冒落到地表的 ）中这一基 本现实利用无限空间小块体下落计算不可避免造 成较大误差其结果往往造成 “冲击气浪最大风速 与采空区面积无关 ”这样的错误结果． 整个采空区冒落可以认为是不同尺寸冒落体相 继冒落发生冒落体几何尺寸与采空区面积相比仅 仅是几倍最多是百倍的关系空气绕流断面很小因 此采用大断面空间小尺寸的 “打气筒 ”模型计算更 加能够反映冒落过程中的气体流动过程应该用 “打气筒 ”和 “绕流 ”两种模型的的复合模型表征冲 击气浪． 2 冲击气浪风速预测 准确地预测采空区顶板大面积冒落所形成的冲 击气浪的风速是很困难的因为在采空区顶板冒落 过程中存在许多的随机因素．如初次冒落的顶板面 积及冒落持续时间难以准确确定；初次冒落与后续 冒落间的时间间隔；后续冒落中同时冒落顶板面积 及冒落持续时间等． 采空区顶板冒落 （实际是非整体下落 ）使采空 区内空气受到压缩导致采空区内气体压力升高密 度上升由于压力不均衡气体必然由巷道涌出．然 而采空区面积与巷道断面积相差悬殊巷道中空气 喷出过程必然滞后于空区内空气受压缩过程；其结 果必然是空区内空气压力越来越高从而使巷道中 空气喷出速度越来越大；当采空区垮落到地表或下 部受压缩空气扩散到冒落岩石之上时采空区内空 气压力大幅度下降巷道中空气喷出速度随之下降． 因此可将顶板冒落形成高压风流的风速预测 简化模型分成两个相对独立的过程进行分析即采 空区内空气压缩过程和高压气体从巷道 （喷口 ）喷 出过程． 冲击气浪的大小与有无气体补给源有关．当没 有外部气体补给时 （采空区未垮落至地表 ）冒落体 之下的被压缩气体一部分受负压作用绕回冒落体 上面的新空区另一部分形成气浪扑出后又被负压 逐步吸回空区只留下由气浪激起的粉尘向前方进 一步飘散．当有外部气体补给时 （采空区与地表部 分连通 ）被冒落体压缩的气体有如 “打气筒 ”里的 压缩气体沿联通口冲出直至在出口排除多余的体 积量为止． 基于上述分析可以将采空区顶板冒落造成冲 击气浪过程简化为两种数学模型：一种是 “打气筒 ” 模型．采空区的边壁相当于 “气筒 ”而垮落的岩石 相当于 “活塞 ”岩石冒落相当于 “活塞 ”向下运动 使下部的气体由通道急剧排出形成冲击气浪．另 一种是 “绕流 ”模型．岩块向下运动过程中一部分 气体绕岩块流动到了岩块的上方；一部分气体流向 空区四壁形成环流；还有一部分气体连同岩块落 地时刻的冲击气流一道形成冲击气浪． 2∙1 “打气筒 ”模型 顶板大面积冒落时容器内的气体承受着比巷 道内气体高的压力采空区的面积为 Ａ0空气的流 速 ｖ1巷道内空气的压力为 Ｐ巷道的横断面积为 Ａ1空气的流速为 ｖ2． 假定空气为理想流体其密度为 ρ0． 根据连续性方程 Ａ0ｖ1＝Ａ1ｖ2得： ｖ2＝ Ａ0ｖ1 Ａ1 ． 根据流体运动的阻力公式其对物体的作用力为： Ｆ＝ 1 2 ＫＤｖ 2 1Ａ0ρＤ． 式中ＫＤ 为阻力系数对于平板 ＫＤ ＝2；Ａ0为物体的 横断面积；ρＤ 为空气密度． 设 Ｈ为总冒落高度ｈｉ为第 ｉ次下落的高度ａｉ 为第 ｉ次冒落岩体的重力加速度ｖ1ｉ、ｖ2ｉ分别为第 ｉ 次岩体冒落时采空区内的风速和巷道内的风速ｇ 为重力加速度．当 ｈ0＝Δｈ时 ａ0＝ｇ ·278·
第3期 郑怀昌等：采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟 ,279. o=2gho, 平Akhr PAh是 2g 6g (9) 式中，A为出风孔口处面积 当h=2△h时， 考虑局部能量损失，孔口处局部阻力损失的能 an-G-F-gKo8 vioAo 量为： (1) m 2m W。= m=J2amh=、 Kp vio Ao h (2) m 式中，∑为系统的局部阻力系数之和 九NP勉K6h 不同尺寸冒落体相继冒落时，根据能量守恒定 (3) 律W=E十W。十E。,即： A 0… Kkgp-Kgp∑A,= 当h=Ah时， -G-F-gk Ah足+g∑pAtE. 6g 2 (11) (4) m 2m 式中，A为不同尺寸冒落体的横截面积：E为绕流 i=2a:h= Kp i-1Ao hi (5) 空气能量，当岩块下落时间极短时可予以忽略 解得： 5,-4山-4 2gh Ko fo ir-Ao b 3kgh (6) +9(hs) m kh十3J2gh 从式中可见，随着冒落高度的增大，以及风流中 (12) 冒落体断面积的增大，作用在物体上的力也增大，风 式中，P(hs)为E。不能忽略时，对3值的影响；s 速也随之增大， 为冒落体总面积与出风口面积的比值，即s= 2.2基于能量守恒的冲击气浪风速预测模型 ∑4 冒落过程中岩块与空气的能量交换，空气在流 动中需要克服空气阻力、通道摩擦阻力及通道中的 局部阻力，即岩块对采空区的部分空气做功，转换为 3实验模拟 空气冲击系统孔口的动能和孔口处局部阻力的损 基于上述分析，设计、制作冲击气浪风速测试实 失，假定孔口厚度极小，可忽略沿程损失，以孔口 验装置，考虑到大规模采空区顶板多数不是整体一 为外边界的采空区系统，冲击气流风速模型如下， 次性冒落，结合房柱式采矿法采空区顶板冒落形式， 顶板跨落时，空气对岩块的阻力所做的功即为 将实验模型顶板设计为多块镶嵌式结构（图1）为 岩块压缩空气所做的功 保证动力相似，在每块顶板上镶嵌质量为23kg的铁 岩块对空气压力为： 板，使顶板的折合密度为2.9gam3.本实验采用 F-2KoFAoP (7) 五块1m×0.2m的板状顶板，顶板通过吊绳与壁板 凹槽结合施加约束，保持暂态平衡 岩块所做的功W为： 顶板 W=了k%hh-k+p 习盖板 (8) 3 式中，K为岩块冒落时空气的阻力系数，A为一块 冒落体的横截面积，h为冒落高度，P为采空区的空 气密度 图1实验顶板结构示意图 石块下落速度v是时间的一次函数设为v= Fis 1 Sketch map of roof stmuctre for experinent k灶其中≈g为系数 孔口处空气动能为： 模型设计为最大空区面积1m×1m(图2)为 E=m=于j号did= 探索面积因素与风速关系，分别设计为1mX0.2m、 1m×0.4m、1m×0.6m、1m×0.8m和1m×1m五
第 3期 郑怀昌等： 采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟 ｖ10＝ 2ｇｈ0 ｖ20＝ Ａ1ｖ10 Ａ0 ＝ Ａ1 Ａ0 2ｇｈ0． 当 ｈ1＝2Δｈ时 ａ1＝ Ｇ—Ｆ ｍ ＝ｇ— ＫＤρＤｖ 2 10Ａ0 2ｍ （1） ｖ11＝ 2ａ1ｈ1＝ 2ｇｈ1— ＫＤρＤｖ 2 10Ａ0ｈ1 ｍ （2） ｖ21＝ Ａ1ｖ11 Ａ0 ＝ Ａ1 Ａ0 2ｇｈ1— ＫＤρＤｖ 2 11Ａ0ｈ1 ｍ （3） …… 当 ｈｉ＝ｉΔｈ时 ａｉ＝ Ｇ—Ｆ ｍ ＝ｇ— ＫρＤｖ 2 1ｉ—1Ａ0 2ｍ （4） ｖ1ｉ＝ 2ａｉｈｉ＝ 2ｇｈｉ— ＫＤρＤｖ 2 1ｉ—1Ａ0ｈｉ ｍ （5） ｖ2ｉ＝ Ａ1ｖ1ｉ Ａ0 ＝ Ａ1 Ａ0 2ｇｈｉ— ＫＤρＤｖ 2 1ｉ—1Ａ0ｈｉ ｍ （6） 从式中可见随着冒落高度的增大以及风流中 冒落体断面积的增大作用在物体上的力也增大风 速也随之增大． 2∙2 基于能量守恒的冲击气浪风速预测模型 冒落过程中岩块与空气的能量交换空气在流 动中需要克服空气阻力、通道摩擦阻力及通道中的 局部阻力即岩块对采空区的部分空气做功转换为 空气冲击系统孔口的动能和孔口处局部阻力的损 失．假定孔口厚度极小可忽略沿程损失．以孔口 为外边界的采空区系统冲击气流风速模型如下． 顶板跨落时空气对岩块的阻力所做的功即为 岩块压缩空气所做的功． 岩块对空气压力为： Ｆ＝ 1 2 ＫＤｖ 2Ａ0ρ （7） 岩块所做的功 Ｗ为： Ｗ＝∫ ｈ 0 1 2 ＫＤρＡ0ｖ 2ｈｄｈ＝ 1 2 ＫＤＡ0ｇｈ 2ρ （8） 式中ＫＤ 为岩块冒落时空气的阻力系数Ａ0 为一块 冒落体的横截面积ｈ为冒落高度ρ为采空区的空 气密度． 石块下落速度 ｖ是时间 ｔ的一次函数设为 ｖ＝ ｋｔ其中 ｋ≈ｇ为系数． 孔口处空气动能为： Ｅ＝ 1 2 ｍｖ 2＝∫ ｖｍａｘ 0 ∫ ｔ 0 1 2 ρＡ1ｖｄｔｖ 2ｄｖ＝ ∫ ｖｍａｘ 0 ρＡ1ｋｈｖ 2 2ｇ ｄｖ＝ ρＡ1ｋｈｖ 3 ｍａｘ 6ｇ （9） 式中Ａ1为出风孔口处面积． 考虑局部能量损失孔口处局部阻力损失的能 量为： Ｗｐ＝∫ ｔ 0 ∑ ξ ｖ 2 2 ρＡ1ｖｄｔ＝ ν 3 2∑ ξρＡ1ｔ （10） 式中∑ ξ为系统的局部阻力系数之和． 不同尺寸冒落体相继冒落时根据能量守恒定 律 Ｗ＝Ｅ＋Ｗｐ＋Ｅｃ即： ∑ 1 2 ＫＤＡ0ｉｇｈ 2ρ＝ 1 2 ＫＤｇｈ 2ρ∑ Ａ0ｉ＝ ρＡ1ｋｈｖ 3 ｍａｘ 6ｇ ＋ ν 3 ｍａｘ 2 ∑ ξρＡ1ｔ＋Ｅｃ （11） 式中Ａ0ｉ为不同尺寸冒落体的横截面积；Ｅｃ为绕流 空气能量当岩块下落时间极短时可予以忽略． 解得： ｖｍａｘ＝ｓ 1 3 3ｋＤｇ 2ｈ 2 ｋｈ＋3∑ξ 2ｇｈ 1 3 ＋φ（ｈｓ） （12） 式中φ（ｈｓ）为 Ｅｃ不能忽略时对 ｖｍａｘ值的影响；ｓ 为冒落体总面积与出风口面 积 的 比 值即 ｓ＝ ∑Ａ0ｉ Ａ1 ． 3 实验模拟 基于上述分析设计、制作冲击气浪风速测试实 验装置．考虑到大规模采空区顶板多数不是整体一 次性冒落结合房柱式采矿法采空区顶板冒落形式 将实验模型顶板设计为多块镶嵌式结构 （图 1）．为 保证动力相似在每块顶板上镶嵌质量为23ｋｇ的铁 板使顶板的折合密度为 2∙9ｇ·ｃｍ —3．本实验采用 五块 1ｍ×0∙2ｍ的板状顶板顶板通过吊绳与壁板 凹槽结合施加约束保持暂态平衡． 图 1 实验顶板结构示意图 Ｆｉｇ．1 Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ 模型设计为最大空区面积 1ｍ×1ｍ（图 2）．为 探索面积因素与风速关系分别设计为 1ｍ×0∙2ｍ、 1ｍ×0∙4ｍ、1ｍ×0∙6ｍ、1ｍ×0∙8ｍ和 1ｍ×1ｍ五 ·279·
,280 北京科技大学学报 第32卷 种规格（通过在地板上间隔20am设一凹槽，根据要 求面积不同，壁板安装在不同的凹槽内)高度方向 分别设0.20.30.40.5和0.6m五种高度测试方 n 案（通过在壁板上每间隔10am设凹槽，根据高度要 求，将顶板安置在相应高度凹槽内，通过吊绳与壁板 9 凹槽结合施加约束)，每种测试方案只需要将壁板 和顶板调整到相应位置，相关壁板位置调试好后，进 行密封，尽可能降低漏风，调整好顶板的平整度，用 50450 00 0.5 钢丝绳固定，当测试条件准备好后，剪断吊绳，则1 50 0.4 e300 500.2 0.3m 板首先掉落，2二、3板失去约束相继掉落，然后是4、 图3不盖板数据二次插值后的图像 5板掉落，风速测试采用数字式风表量取最大值 Fig3 mage of uncovered boad data after inserting quadmatic vahes 根据理论公式(12)中风速与高度、面积比呈幂 函数的关系，构造幂函数： v=ah"s. 取对数得线性函数： lgv=ga十blgh十cgs 对表1中不盖板部分实验数据利用二元线性回 归求得参数估计： lga=0.3536=a=2.2574 b=0.3447,c=0.3058 图2风速测定实验装置 所以幂函数为： Fig 2 Experinental device for esting the w ind speed v=2.2574h0.370-3058 (13) 4实验分析 4.2类绕流模型分析（盖板） 4.1类打气筒模型分析（不盖板） 对表1中盖板部分实验数据利用MATLAB作 对表1中不盖板部分实验数据利用MATLAB 二次插值后图像如图4所示 作二次插值后图像如图3所示 表1冲击气浪风速测定实验数据 11 Tab le 1 Experment data of w ind speed of air shock waves 10 m.s-l 9 高度/面积比125面积比250面积比375面积比500 m 盖板不盖板盖板不盖板盖板不盖板盖板不盖板 6 6.18.54.26.46.77.98.48.5 0.26.47.84.56.86.37.78.28.3 0.5 5.88.65.47.26.68.18.48.6 0.4 8.39.35.87.77.28.48.710.4 面积比 30075062 0.37.99.45.97.97.18.58.310.2 图4盖板数据二次插值后的图像 7.58.75.68.07.68.38.69.7 Fig 4 mage of covered boand data after inserting quadratic values 8.611.06.58.68.19.29.59.6 0.48.111.37.78.78.49.48.710.2 构造幂函数： 8.311.87.78.77.99.19.311.3 v-ah's. 9.813.38.89.49.010.39.711.9 取对数得线性函数： 0.58.212.58.210.19.311.110.211.7 lgv=ga十blgh十clgs 9.312.68.29.68.910.79.811.1 6.28.18.39.99.911.311.312.1 对表1中盖板部分实验数据利用二元线性回归 0.66.38.38.510.210.111.611.412.7 求得参数估计： 6.99.78.410.19.710.911.112.3 lga=-0.0086=a=0.9804
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 种规格 （通过在地板上间隔 20ｃｍ设一凹槽根据要 求面积不同壁板安装在不同的凹槽内 ）高度方向 分别设 0∙2、0∙3、0∙4、0∙5和 0∙6ｍ五种高度测试方 案 （通过在壁板上每间隔 10ｃｍ设凹槽根据高度要 求将顶板安置在相应高度凹槽内通过吊绳与壁板 凹槽结合施加约束 ）．每种测试方案只需要将壁板 和顶板调整到相应位置相关壁板位置调试好后进 行密封尽可能降低漏风调整好顶板的平整度用 钢丝绳固定．当测试条件准备好后剪断吊绳则 1 ＃ 板首先掉落2 ＃、3 ＃板失去约束相继掉落然后是 4 ＃、 5 ＃板掉落．风速测试采用数字式风表量取最大值． 图 2 风速测定实验装置 Ｆｉｇ．2 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｗｉｎｄｓｐｅｅｄ 4 实验分析 4∙1 类 “打气筒 ”模型分析 （不盖板 ） 对表 1中不盖板部分实验数据利用 ＭＡＴＬＡＢ 作二次插值后图像如图 3所示． 表 1 冲击气浪风速测定实验数据 Ｔａｂｌｅ1 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄａｔａｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄｏｆａｉｒｓｈｏｃｋｗａｖｅｓ ｍ·ｓ—1 高度／ ｍ 面积比 125 面积比 250 面积比 375 面积比 500 盖板 不盖板 盖板 不盖板 盖板 不盖板 盖板 不盖板 6∙1 8∙5 4∙2 6∙4 6∙7 7∙9 8∙4 8∙5 0∙2 6∙4 7∙8 4∙5 6∙8 6∙3 7∙7 8∙2 8∙3 5∙8 8∙6 5∙4 7∙2 6∙6 8∙1 8∙4 8∙6 8∙3 9∙3 5∙8 7∙7 7∙2 8∙4 8∙7 10∙4 0∙3 7∙9 9∙4 5∙9 7∙9 7∙1 8∙5 8∙3 10∙2 7∙5 8∙7 5∙6 8∙0 7∙6 8∙3 8∙6 9∙7 8∙6 11∙0 6∙5 8∙6 8∙1 9∙2 9∙5 9∙6 0∙4 8∙1 11∙3 7∙7 8∙7 8∙4 9∙4 8∙7 10∙2 8∙3 11∙8 7∙7 8∙7 7∙9 9∙1 9∙3 11∙3 9∙8 13∙3 8∙8 9∙4 9∙0 10∙3 9∙7 11∙9 0∙5 8∙2 12∙5 8∙2 10∙1 9∙3 11∙1 10∙2 11∙7 9∙3 12∙6 8∙2 9∙6 8∙9 10∙7 9∙8 11∙1 6∙2 8∙1 8∙3 9∙9 9∙9 11∙3 11∙3 12∙1 0∙6 6∙3 8∙3 8∙5 10∙2 10∙1 11∙6 11∙4 12∙7 6∙9 9∙7 8∙4 10∙1 9∙7 10∙9 11∙1 12∙3 图 3 不盖板数据二次插值后的图像 Ｆｉｇ．3 Ｉｍａｇｅｏｆｕｎｃｏｖｅｒｅｄｂｏａｒｄｄａｔａａｆｔｅｒｉｎｓｅｒｔｉｎｇｑｕａｄｒａｔｉｃｖａｌｕｅｓ 根据理论公式 （12）中风速与高度、面积比呈幂 函数的关系构造幂函数： ｖ＝ａｈ ｂｓ ｃ． 取对数得线性函数： ｌｇｖ＝ｌｇａ＋ｂｌｇｈ＋ｃｌｇｓ． 对表 1中不盖板部分实验数据利用二元线性回 归求得参数估计： ｌｇａ＝0∙3536⇒ａ＝2∙2574 ｂ＝0∙3447ｃ＝0∙3058． 所以幂函数为： ｖ＝2∙2574ｈ 0∙3447ｓ 0∙3058 （13） 4∙2 类 “绕流 ”模型分析 （盖板 ） 对表 1中盖板部分实验数据利用 ＭＡＴＬＡＢ作 二次插值后图像如图 4所示． 图 4 盖板数据二次插值后的图像 Ｆｉｇ．4 Ｉｍａｇｅｏｆｃｏｖｅｒｅｄｂｏａｒｄｄａｔａａｆｔｅｒｉｎｓｅｒｔｉｎｇｑｕａｄｒａｔｉｃｖａｌｕｅｓ 构造幂函数： ｖ＝ａｈ ｂｓ ｃ． 取对数得线性函数： ｌｇｖ＝ｌｇａ＋ｂｌｇｈ＋ｃｌｇｓ． 对表 1中盖板部分实验数据利用二元线性回归 求得参数估计： ｌｇａ＝—0∙0086⇒ａ＝0∙9804 ·280·
第3期 郑怀昌等：采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟 ,281. b=0.3731,c=0.4249. 明显增加，通过MATLAB对实验数据进行二元线性 所以幂函数为： 回归分析验证，本实验分析结合了绕流”模型与 v=0.9804h0.37310.249 (14) 打气筒模型的特点，对采空区冒落做出较合理的 4.3风速预测模型修正 分析 根据理论公式(12)，在忽略P(hs)项后计算 理论风速并作图如图5所示， 5结束语 (1)以孔口为边界的采空区系统，考虑空气阻 力所做的功及孔口处局部能量损失，结合实际情况： 15 整个采空区冒落可以认为是不同尺寸冒落体相继冒 3 落发生，冒落面积远远小于采空区面积，采空区内并 11 非所有的气流都对冒落体做功. (2)部分气体绕过冒落体，回到冒落体上面的 新空区，随着冒落高度加大，冒落时间延长，绕流到 450 00 .5 上部的空气增多，能量损失加大，因此随着高度的增 350 0.4 面积比 300 加冲击气浪风速增加幅度略有减缓， 2500.2 0.3 him (3)此模型克服了打气筒”模型中计算的冲 图5理论公式计算风速图像 击气浪风速过大的不足，兼顾考虑了顶板下落过程 Fig 5 mage of w ind speed calculated with theoretical fomula 中空气的绕流过程，应该是打气筒和“绕流的复 根据理论推导公式(12)，在忽略9(hs)项后 合模型 计算理论风速与盖板风速差值如表2所示 (4)通过实验分析结果可知，本模型对绕流” 表2理论风速与盖板风速差值表 冒落导致的冲击速度的模拟与计算是合理的 Table 2 Difference tabl of w ind speed beteen theoretical and cover (5)上述模型是基于大规模采空区连锁式顶板 hoar m.s I 冒落假设建立的， h/m 面积比 参考文献 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 250 5.134 6.639 6.459 6.741 8.256 [1]Chen Q K.Ren F Y.LiQ W.et al Sudy on the technicalmeas- 375 5.358 6.753 7.808 8.490 9.081 ures for controlling the mof-fall in m ined area Met M ine 2002 (10):7 500 4.872 7.098 8.339 9.380 9.711 (陈庆凯，任风玉，李清望，等。采空区顶板冒落防治技术措施 的研究.金属矿山，2002(10)：7) 对表2回归，构造幂函数： [2]Janovsky B Seksovskyb P.Horkel J etal Vented confined ex- P(h s)-ah's. plsions in Stramberk experinentalm ne and AutoReaGas smula- 取对数得线性函数： tion J Loss Prev Pmocess Ind 2006.19 280 lgP(hs)=ga十blgh十clgs [3]Rodriguez R.Torano J Menendez M.Prdiction of the aiblast wave effects near a tunnel advanced by drilling and blasting Tun- 对表2数据利用二元线性回归求得参数估计： nelling Underg mound Space Technol 2007,22:241 lga=0.8839=a=7.6542 [4]Lu Z Y,JiH G.Prediction of air shock wave disasters caused by b=0.3007,c=0.0397. moof falling of fnished stopes West China Explor Eng 2007(3): 得幂函数： 101 9(hs)=7.6542h0-3070-0397 (15) (刘宗燕，纪洪广，采空区顶板垮落造成的冲击性灾害预测， 把式(15)代入式(12)，得风速预测修正模型： 西部探矿工程，2007(3)：101) [5]Wu A X.Wang Y M.Hu G B A ir shock wave induced by moof 3kgh falling n a large scale in ultra huge m ned area JChina Univ M in 灿+3∑J2gh Technol2007,36(4)片473 7.6542h0.3070.0397 (16) (保爱祥，王贻明，胡国斌。采空区顶板大面积冒落的空气冲 击波，中国矿业大学学报，2007,36(4)：473) 由以上对绕流模型和打气筒模型的分析 [6]GuT F.Analysis of hurricane mnpact disaster in mining faces J 与实验所得结果均表明：随着冒落高度和冒落面积 Liaoning Tech Univ 2007.26,11 的增加，绕流模型和打气筒模型的冲击气浪均 (下转第305页)
第 3期 郑怀昌等： 采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟 ｂ＝0∙3731ｃ＝0∙4249． 所以幂函数为： ｖ＝0∙9804ｈ 0∙3731ｓ 0∙4249 （14） 4∙3 风速预测模型修正 根据理论公式 （12）在忽略 φ（ｈｓ）项后计算 理论风速并作图如图 5所示． 图 5 理论公式计算风速图像 Ｆｉｇ．5 Ｉｍａｇｅｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａ 根据理论推导公式 （12）在忽略 φ（ｈｓ）项后 计算理论风速与盖板风速差值如表 2所示． 表 2 理论风速与盖板风速差值表 Ｔａｂｌｅ2 Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｔａｂｌｅｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｃｏｖｅｒ ｂｏａｒｄ ｍ·ｓ—1 面积比 ｈ／ｍ 0∙2 0∙3 0∙4 0∙5 0∙6 250 5∙134 6∙639 6∙459 6∙741 8∙256 375 5∙358 6∙753 7∙808 8∙490 9∙081 500 4∙872 7∙098 8∙339 9∙380 9∙711 对表 2回归构造幂函数： φ（ｈｓ）＝ａｈ ｂｓ ｃ． 取对数得线性函数： ｌｇφ（ｈｓ）＝ｌｇａ＋ｂｌｇｈ＋ｃｌｇｓ． 对表 2数据利用二元线性回归求得参数估计： ｌｇａ＝0∙8839⇒ａ＝7∙6542 ｂ＝0∙3007ｃ＝0∙0397． 得幂函数： φ（ｈｓ）＝7∙6542ｈ 0∙3007ｓ 0∙0397 （15） 把式 （15）代入式 （12）得风速预测修正模型： ｖｍａｘ＝ｓ 1 3 3ｋＤｇ 2ｈ 2 ｋｈ＋3∑ξ 2ｇｈ 1 3 ＋ 7∙6542ｈ 0∙3007ｓ 0∙0397 （16） 由以上对 “绕流 ”模型和 “打气筒 ”模型的分析 与实验所得结果均表明：随着冒落高度和冒落面积 的增加“绕流 ”模型和 “打气筒 ”模型的冲击气浪均 明显增加．通过 ＭＡＴＬＡＢ对实验数据进行二元线性 回归分析验证本实验分析结合了 “绕流 ”模型与 “打气筒 ”模型的特点对采空区冒落做出较合理的 分析． 5 结束语 （1） 以孔口为边界的采空区系统考虑空气阻 力所做的功及孔口处局部能量损失结合实际情况： 整个采空区冒落可以认为是不同尺寸冒落体相继冒 落发生冒落面积远远小于采空区面积采空区内并 非所有的气流都对冒落体做功． （2） 部分气体绕过冒落体回到冒落体上面的 新空区随着冒落高度加大冒落时间延长绕流到 上部的空气增多能量损失加大因此随着高度的增 加冲击气浪风速增加幅度略有减缓． （3） 此模型克服了 “打气筒 ”模型中计算的冲 击气浪风速过大的不足兼顾考虑了顶板下落过程 中空气的绕流过程应该是 “打气筒 ”和 “绕流 ”的复 合模型． （4） 通过实验分析结果可知本模型对 “绕流 ” 冒落导致的冲击速度的模拟与计算是合理的． （5） 上述模型是基于大规模采空区连锁式顶板 冒落假设建立的． 参 考 文 献 ［1］ ＣｈｅｎＱＫＲｅｎＦＹＬｉＱＷｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｓ- ｕｒｅｓｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｒｏｏｆ-ｆａｌｌｉｎｍｉｎｅｄａｒｅａ．ＭｅｔＭｉｎｅ2002 （10）：7 （陈庆凯任凤玉李清望等．采空区顶板冒落防治技术措施 的研究．金属矿山2002（10）：7） ［2］ ＪａｎｏｖｓｋｙＢＳｅｌｅｓｏｖｓｋｙｂＰＨｏｒｋｅｌＪｅｔａｌ．Ｖｅｎｔｅｄｃｏｎｆｉｎｅｄｅｘ- ｐｌｏｓｉｏｎｓｉｎＳｔｒａｍｂｅｒｋｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｉｎｅａｎｄＡｕｔｏＲｅａＧａｓｓｉｍｕｌａ- ｔｉｏｎ．ＪＬｏｓｓＰｒｅｖＰｒｏｃｅｓｓＩｎｄ200619：280 ［3］ ＲｏｄｒｉｇｕｅｚＲＴｏｒａｎｏＪＭｅｎｅｎｄｅｚＭ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｉｒｂｌａｓｔ ｗａｖｅｅｆｆｅｃｔｓｎｅａｒａｔｕｎｎｅｌａｄｖａｎｃｅｄｂｙｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｂｌａｓｔｉｎｇ．Ｔｕｎ- ｎｅｌｌｉｎｇＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌ200722：241 ［4］ ＬｉｕＺＹＪｉＨＧ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆａｉｒｓｈｏｃｋｗａｖｅｄｉｓａｓｔｅｒｓｃａｕｓｅｄｂｙ ｒｏｏｆｆａｌｌｉｎｇｏｆｆｉｎｉｓｈｅｄｓｔｏｐｅｓ．ＷｅｓｔＣｈｉｎａＥｘｐｌｏｒＥｎｇ2007（3）： 101 （刘宗燕纪洪广．采空区顶板垮落造成的冲击性灾害预测． 西部探矿工程2007（3）：101） ［5］ ＷｕＡＸＷａｎｇＹＭＨｕＧＢ．Ａｉｒｓｈｏｃｋｗａｖｅｉｎｄｕｃｅｄｂｙｒｏｏｆ ｆａｌｌｉｎｇｉｎａｌａｒｇｅｓｃａｌｅｉｎｕｌｔｒａ-ｈｕｇｅｍｉｎｅｄ-ａｒｅａ．ＪＣｈｉｎａＵｎｉｖＭｉｎ Ｔｅｃｈｎｏｌ200736（4）：473 （吴爱祥王贻明胡国斌．采空区顶板大面积冒落的空气冲 击波．中国矿业大学学报200736（4）：473） ［6］ ＧｕＴＦ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｕｒｒｉｃａｎｅｉｍｐａｃｔｄｉｓａｓｔｅｒｉｎｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｓ．Ｊ ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈＵｎｉｖ200726：11 （下转第 305页 ） ·281·
第3期 阎丽娟等：各种铁矿粉的同化性及其互补配矿方法 ,305. assin ilation on sin ter stmuctume SIJ Int 2004.44(8):1308 [7]Otomo T.Taguchi N.Kasai E Suppression of the fomation of [2]Yang L X.Davis L Assin ilation and m inemal fomation during large pores in the assin ilated parts of sinter produced using sin tering for blends contaning magnetite concentrate and hematile/ pisolitic ores SIJ Int 1996.36(11):1338 pisolite sintering fines ISIJ Int 1999 39(3):239 [8]Loo C E.A Perspective of goethitic ore sintering fundamentals [3]WuS L Lu Y.Du JX.et al New concept of iron oms sintering S0mt200545(4):436 basic charcteristics J Univ Sci Technol Beijing 2002 24 (3): [9]Wu SL Du JX.MaH B et al Fhdlity of liquid phase n iron ores 254 during sintering JUniv Sci Technol Beijing 2005 27(3):291 (吴胜利，刘宇，杜建新，等。铁矿石的烧结基础特性之新概 (吴胜利，杜建新，马洪斌，等.铁矿粉烧结液相流动特征，北 念·北京科技大学学报，200224(3)：254) 京科技大学学报，2005,27(3)：291) [4]WuSL Liu Y,Du JX.etal Experiental shidy of assin ilation [10]WuSL Pei Y D.Chen H.et al Evahation on liquid phase ability between imon ores and Ca0.J Univ Sci Technol Beijng fhuiity of iron ores in sinterng J Univ Sci Technol Beijng 200224(3):258 200830(10):1095 (吴胜利，刘宇，杜建新，等.铁矿粉与C0同化能力的试验 (吴胜利，裴元东，陈辉，等.铁矿粉烧结液相流动性评价·北 研究.北京科技大学学报，200224(3)：258) 京科技大学学报，200830(10)：1095) [5]Otmo T.Takasaki Y,KawaguchiT.Pmperties of core or in [11]PeiY D.Ore Proportioning During Sintering and its Application quasiparticle requined for large amounts usage of lim on ite ores in Technology [Dissertation Beijing University of Science and imn ore sintering pmcess IJ Int 2005.45(4):532 Technology Beijing 2008 50 [6]Yang L X.W itchand D.Yu Z N.In troduction of pisolitic goethite 裴元东，铁矿粉的烧结配合性及其应用技术研究[学位论 ore nto a Chinese ore blend ISI Int 2000 40(7):647 文]北京：北京科技大学，2008.50) (上接第281页) (顾铁风·采场恩风冲击灾害分析.辽宁工程技术大学学报， 究-山东科技大学学报，200827(2)：13) 2007,26.11) [9]Yan GC XiJB Song X M.et al Siulation of lashing blast of [7]Zheng Z H.Zha Z X.Theoretical analysis of high pressum shock campressed air in coal face J Liaoning Tech Univ Nat Sci 2009 wave caused by moof falling n underground space Tunnel Constr 28(2):177 2004.24(1).15 (严国超，息金波，宋选民，等，采场冲击气浪的灾害模拟，辽 (郑志辉，查支祥.地下空间顶部塌落产生高压气浪的理论分 宁工程技术大学学报：自然科学版，2009,28(2)：177) 析-隧道建设，200424(1)：15) [10]Zheng H C LiM.Zhang J et al The prediction of the hazan [8]LiD Y.Zhang K Z Yu H L et al Researh on the m ine shock caused by weighting over great extent of top layer in m ine worked- airbump and anti-shock bu khead J Shandong Univ Sci Technol out section ara Ind M ner P mocess 2005,34(11):9 200827(2):13 (郑怀昌，李明，张军，等.采空区顶板大面积冒落危害预测 (李大勇，张开智，俞海玲，等。矿震冲击气浪与防冲密闭研 化工矿物与加工，200534(11)：9)
第 3期 阎丽娟等： 各种铁矿粉的同化性及其互补配矿方法 ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎｏｎｓｉｎｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＩＳＩＪＩｎｔ200444（8）：1308 ［2］ ＹａｎｇＬＸＤａｖｉｓＬ．Ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎａｎｄｍｉｎｅｒａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇｆｏｒｂｌｅｎｄｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅａｎｄｈｅｍａｔｉｔｅ／ ｐｉｓｏｌｉｔｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｆｉｎｅｓ．ＩＳＩＪＩｎｔ199939（3）：239 ［3］ ＷｕＳＬＬｉｕＹＤｕＪＸｅｔａｌ．Ｎｅｗｃｏｎｃｅｐｔｏｆｉｒｏｎｏｒｅｓｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ200224（3）： 254 （吴胜利刘宇杜建新等．铁矿石的烧结基础特性之新概 念．北京科技大学学报200224（3）：254） ［4］ ＷｕＳＬＬｉｕＹＤｕＪＸｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｉｒｏｎｏｒｅｓａｎｄＣａＯ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ 200224（3） ：258 （吴胜利刘宇杜建新等．铁矿粉与 ＣａＯ同化能力的试验 研究．北京科技大学学报200224（3）：258） ［5］ ＯｔｏｍｏＴＴａｋａｓａｋｉＹＫａｗａｇｕｃｈｉＴ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｒｅｏｒｅｉｎ ｑｕａｓｉ-ｐａｒｔｉｃｌｅｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｓｕｓａｇｅｏｆｌｉｍｏｎｉｔｃｏｒｅｓｉｎ ｉｒｏｎｏｒｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ＩＳＩＪＩｎｔ200545（4）：532 ［6］ ＹａｎｇＬＸＷｉｔｃｈａｒｄＤＹｕＺＮ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｉｓｏｌｉｔｉｃｇｏｅｔｈｉｔｅ ｏｒｅｉｎｔｏａＣｈｉｎｅｓｅｏｒｅｂｌｅｎｄ．ＩＳＩＪＩｎｔ200040（7）：647 ［7］ ＯｔｏｍｏＴＴａｇｕｃｈｉＮＫａｓａｉＥ．Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｌａｒｇｅｐｏｒｅｓｉｎ ｔｈｅａｓｓｉｍｉｌａｔｅｄ ｐａｒｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｉｓｏｌｉｔｉｃｏｒｅｓ．ＩＳＩＪＩｎｔ199636（11）：1338 ［8］ ＬｏｏＣＥ．ＡＰｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｇｏｅｔｈｉｔｉｃｏｒｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ． ＩＳＩＪＩｎｔ200545（4）：436 ［9］ ＷｕＳＬＤｕＪＸＭａＨＢｅｔａｌ．Ｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｉｎｉｒｏｎｏｒｅｓ ｄｕｒｉｎｇｓｉｎｔｅｒｉｎｇ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ200527（3）：291 （吴胜利杜建新马洪斌等．铁矿粉烧结液相流动特征．北 京科技大学学报200527（3）：291） ［10］ ＷｕＳＬＰｅｉＹＤＣｈｅｎＨｅｔａｌ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅ ｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆｉｒｏｎｏｒｅｓｉｎｓｉｎｔｅｒｉｎｇ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ 200830（10）：1095 （吴胜利裴元东陈辉等．铁矿粉烧结液相流动性评价．北 京科技大学学报200830（10）：1095） ［11］ ＰｅｉＹＤ．ＯｒｅＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇＤｕｒｉｎｇＳｉｎｔｅｒｉｎｇａｎｄｉｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ2008：50 （裴元东．铁矿粉的烧结配合性及其应用技术研究 ［学位论 文 ］．北京：北京科技大学2008：50） （上接第 281页 ） （顾铁凤．采场飓风冲击灾害分析．辽宁工程技术大学学报 200726：11） ［7］ ＺｈｅｎｇＺＨＺｈａＺＸ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｓｈｏｃｋ ｗａｖｅｃａｕｓｅｄｂｙｒｏｏｆｆａｌｌｉｎｇｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅ．ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒ 200424（1）：15 （郑志辉查支祥．地下空间顶部塌落产生高压气浪的理论分 析．隧道建设200424（1）：15） ［8］ ＬｉＤＹＺｈａｎｇＫＺＹｕＨＬｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｉｎｅｓｈｏｃｋ ａｉｒ-ｂｕｍｐａｎｄａｎｔｉ-ｓｈｏｃｋｂｕｌｋｈｅａｄ．ＪＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ 200827（2）：13 （李大勇张开智俞海玲等．矿震冲击气浪与防冲密闭研 究．山东科技大学学报200827（2）：13） ［9］ ＹａｎＧＣＸｉＪＢＳｏｎｇＸＭｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌａｓｈｉｎｇｂｌａｓｔｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄａｉｒｉｎｃｏａｌｆａｃｅ．ＪＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈＵｎｉｖＮａｔＳｃｉ2009 28（2）：177 （严国超息金波宋选民等．采场冲击气浪的灾害模拟．辽 宁工程技术大学学报：自然科学版200928（2）：177） ［10］ ＺｈｅｎｇＨＣＬｉＭＺｈａｎｇＪｅｔａｌ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈａｚａｒｄ ｃａｕｓｅｄｂｙｗｅｉｇｈｔｉｎｇｏｖｅｒｇｒｅａｔｅｘｔｅｎｔｏｆｔｏｐｌａｙｅｒｉｎｍｉｎｅｗｏｒｋｅｄ- ｏｕｔｓｅｃｔｉｏｎａｒｅａ．ＩｎｄＭｉｎｅｒＰｒｏｃｅｓｓ200534（11）：9 （郑怀昌李明张军等．采空区顶板大面积冒落危害预测． 化工矿物与加工200534（11）：9） ·305·