深部采動(dòng)應(yīng)力影響下煤與瓦斯突出物理模擬試驗(yàn)研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是發(fā)生在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的一種極其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，是嚴(yán)重威脅國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)的自然災(zāi)害之一。近年來(lái)，隨著采掘深度不斷增加，地應(yīng)力與瓦斯壓力不斷加大，煤炭開(kāi)采的地質(zhì)條件和技術(shù)條件也日趨復(fù)雜，導(dǎo)致煤與瓦斯突出礦井的數(shù)目不斷增多，突出次數(shù)也日益頻繁，同時(shí)由于煤礦井下開(kāi)采活動(dòng)，使煤巖體中地應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，在掘進(jìn)工作面或回采工作面前方將形成由卸壓區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)組成的“三帶”，給煤與瓦斯突出的預(yù)防與治理帶來(lái)更大的困難。

2、>　　基于煤與瓦斯突出的綜合作用假說(shuō)，本文在對(duì)成型煤樣進(jìn)行基本物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定的基礎(chǔ)上，利用煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（重慶大學(xué)）自主研發(fā)的多場(chǎng)耦合煤礦動(dòng)力災(zāi)害大型模擬試驗(yàn)系統(tǒng)和美國(guó)聲學(xué)物理公司生產(chǎn)的PCI-2型聲發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行了深部采動(dòng)條件下不同應(yīng)力集中系數(shù)對(duì)煤與瓦斯突出影響的物理模擬試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中儲(chǔ)層氣壓、煤體溫度、煤體聲發(fā)射特性、煤體變形、打擊力特性、突出強(qiáng)度、突出煤粉的分選性、突出孔洞等進(jìn)行了研究，取得了以下主要成果：

3、
　　(1)從煤與瓦斯突出的孕育到突出終止過(guò)程中，儲(chǔ)層氣壓和煤體溫度在時(shí)空演化規(guī)律上較為一致：抽真空過(guò)程中，氣壓下降、溫度隨之下降；充氣吸附過(guò)程中，氣壓上升、溫度隨之上升；突出過(guò)程中氣壓和溫度都表現(xiàn)為先迅速下降然后慢慢趨于穩(wěn)定，且距突出口距離越近，氣壓和溫度下降越快、下降量越大，其中突出口附近氣壓出現(xiàn)多次上升再下降現(xiàn)象。煤體聲發(fā)射特性表現(xiàn)為：AE計(jì)數(shù)和AE能量在煤與瓦斯突出孕育階段較弱，在突出階段較強(qiáng)，當(dāng)突出之后氣壓和溫度趨于穩(wěn)定

4、時(shí)，無(wú)明顯聲發(fā)射信號(hào)。
　　(2)突出的發(fā)展是煤體由突出啟動(dòng)點(diǎn)向周?chē)饾u破壞并拋出的過(guò)程，且突出過(guò)程具有陣發(fā)性，表現(xiàn)為煤體的間歇式多次拋出以及氣壓和打擊力的反復(fù)升降；突出過(guò)程中氣壓等壓面近似以突出口為球心呈球面分布，且氣體解吸區(qū)域近似呈球殼狀逐漸向外擴(kuò)展，球殼附近氣壓梯度較大。煤與瓦斯突出過(guò)程對(duì)突出煤粉具有明顯的分選性：突出后大粒徑煤粉質(zhì)量比例下降，小粒徑煤粉質(zhì)量比例上升，并且小粒徑煤粉主要分布在突出區(qū)域中部。
　　(3)應(yīng)