含瓦斯煤巖多場(chǎng)耦合破裂機(jī)理研究.pdf

1、含瓦斯煤巖體在采掘過(guò)程中會(huì)發(fā)生失穩(wěn)引起巖爆，煤爆，沖擊地壓，煤與瓦斯突出等多種動(dòng)力災(zāi)害。研究含瓦斯煤巖體在多場(chǎng)耦合作用下的失穩(wěn)破壞機(jī)理，對(duì)于減少災(zāi)害事故，保障煤礦的安全生產(chǎn)具有重要的工程意義和理論指導(dǎo)。
　　本文以含瓦斯煤巖體為研究對(duì)象，針對(duì)影響煤與瓦斯突出的主要因素，采用WY-98B型瓦斯吸附常數(shù)測(cè)定儀進(jìn)行了不同溫度，壓力情況下的煤吸附瓦斯實(shí)驗(yàn)研究，給出了煤吸附瓦斯能力隨溫度和壓力的變化規(guī)律以及瓦斯吸附常數(shù)的一般形式，并給出了主

2、要物性參數(shù)。采用能結(jié)合WOW-100E微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的一種巖石滲透特性試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)煤巖進(jìn)行三軸作用下的滲流試驗(yàn)，研究了煤巖的滲流特性規(guī)律，給出了煤巖的滲透率參數(shù)。在微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)煤樣進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，測(cè)取其聲發(fā)射特征參數(shù)，給出了煤樣的應(yīng)力應(yīng)變、聲發(fā)射能量隨時(shí)間變化的規(guī)律。利用威布爾分布建立煤體破裂的損傷演化方程，分析了煤樣內(nèi)微裂隙擴(kuò)展到宏觀破壞的跨尺度機(jī)理。
　　在試驗(yàn)給出的物性參數(shù)基礎(chǔ)上，建立了在瓦斯?jié)B流

3、場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)-裂隙場(chǎng)耦合作用下的含瓦斯煤巖破裂失穩(wěn)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)所建耦合方程，考慮煤體在應(yīng)力場(chǎng)-瓦斯場(chǎng)-裂隙場(chǎng)的耦合作用下煤體內(nèi)微小變形對(duì)煤體宏觀性能的影響，利用comsol軟件計(jì)算了不同損傷情況下煤體內(nèi)瓦斯壓力的分布規(guī)律。解釋了多場(chǎng)耦合作用下煤巖體內(nèi)大量微損傷累積通過(guò)跨尺度的非線性串級(jí)發(fā)展而誘發(fā)煤體的宏觀災(zāi)變，并從能量角度給出了含瓦斯煤體的損傷斷裂準(zhǔn)則。最后在細(xì)觀統(tǒng)計(jì)學(xué)以及煤巖強(qiáng)度分布規(guī)律基礎(chǔ)上，研究了多場(chǎng)耦合下含瓦斯煤巖失穩(wěn)破裂的多