深井瓦斯煤層動力災(zāi)害機(jī)理研究及工程應(yīng)用.pdf

1、本文針對深井開采高地應(yīng)力、采動敏感性強(qiáng)和低透氣性等條件下的煤層，以采動工作面煤體為研究對象，通過現(xiàn)場實(shí)測、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和理論分析等綜合研究方法，對深井含瓦斯煤層動力災(zāi)害機(jī)理與防控技術(shù)進(jìn)行了全面系統(tǒng)研究。研究表明:受采動影響，深部開采瓦斯煤層存在氣固耦合擴(kuò)容區(qū)，且擴(kuò)容區(qū)內(nèi)瓦斯壓力易突變失穩(wěn)并受控于采動應(yīng)力的耦合效應(yīng);基于Griffith裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則，建立了采動應(yīng)力與瓦斯壓力耦合互饋的數(shù)力學(xué)模型，揭示了擴(kuò)容區(qū)內(nèi)瓦斯壓力突變致災(zāi)機(jī)理。依據(jù)瓦斯煤

2、層氣固耦合擴(kuò)容致災(zāi)機(jī)理，基于能量守恒定律，建立了含瓦斯煤擴(kuò)容致災(zāi)能量判據(jù)模型，提出了擴(kuò)容致災(zāi)安全判定指標(biāo)Rk，為煤與瓦斯動力災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警和防控技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ);針對采動工作面含瓦斯煤擴(kuò)容關(guān)鍵影響因素權(quán)重的分析，依據(jù)二元離散理論，開發(fā)了深井開采煤體擴(kuò)容的有效預(yù)測方法，實(shí)現(xiàn)了以擴(kuò)容致災(zāi)參數(shù)為主要指標(biāo)的煤與瓦斯動力災(zāi)害科學(xué)預(yù)警。以減小采動集中應(yīng)力控制瓦斯煤層擴(kuò)容和降低煤層采動儲能、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防治煤與瓦斯動力災(zāi)害為核心理念，創(chuàng)建了工作面動力災(zāi)