煤炭学报

作者：郭海军, 于英杰, 王凯, 席曦, 杨涛, 王亮, 周爱桃, 任波, 徐超,

关键词：煤岩瓦斯动力灾害, 冲击波, 防突风门, 失效机理, 数值模拟,

防突风门是保持通风系统稳定的关键构筑物，当煤岩瓦斯动力灾害发生时，形成的强烈冲击波在传播过程中会破坏防突风门，导致瓦斯逆流和瓦斯积聚现象，甚至会诱发二次灾害。为了研究煤岩瓦斯动力灾害冲击波作用下防突风门的失效机理，以冲击波的超压−冲量理论为核心，建立防突风门屈曲失效的超压−冲量理论模型(P-I理论模型)，利用LS-DYNA软件模拟防突风门在冲击波作用下的动态响应规律，并将模拟得到的风门的破坏情况和风门屈曲失效的P-I理论模型进行对比。结果表明：煤岩瓦斯动力灾害冲击波导致风门失效的根本原因是冲击载荷产生的超压和冲量使风门的响应形式发生变化；在灾害冲击波作用下，风门的薄弱位置在门扇中心区域、门扇与门框的连接处；当初始瓦斯压力超过1 MPa时，10 mm厚的Q235钢质风门发生屈曲失效，不同厚度风门的等效应力、位移、速度、能量场分布具有相似性，风门的厚度越大，在相同冲击载荷作用下获得的等效应力、位移、速度、能量越小，抗灾能力越好，且高强度的钢材料抗冲击性能更好；数值模拟结果和屈曲失效P-I理论模型对风门失效情况的判定结果一致，P-I理论模型可以用来判定防突风门是否发生屈曲失效；以风门材料的屈服极限为判定依据，建立了防突风门屈曲失效的极限状态方程，当极限状态方程大于0时，防突风门发生屈曲失效。

来源：2026年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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