瓦斯含量法預(yù)測煤與瓦斯突出技術(shù)研究.pdf

1、本文通過理論分析、實驗研究、數(shù)值模擬、現(xiàn)場應(yīng)用相結(jié)合的方法，對瓦斯含量法預(yù)測煤與瓦斯突出技術(shù)進行了研究，形成了以煤層瓦斯含量為敏感指標預(yù)測煤與瓦斯突出的較為系統(tǒng)的理論體系。
　　通過對煤與瓦斯突出影響因素的分析，以吸附瓦斯煤體變形的應(yīng)力、應(yīng)變研究為基礎(chǔ)建立了煤體滲透率與瓦斯壓力變化的數(shù)學(xué)模型，并在溫度恒定、徑向應(yīng)變受到嚴格約束和水份不變的條件下進行實驗，研究了煤層瓦斯壓力變化過程中滲透率的變化，并把實驗結(jié)果與數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生的曲線進行

2、對比分析；運用斷裂力學(xué)理論，分析了煤體內(nèi)裂隙擴展與瓦斯壓力的關(guān)系，并從力學(xué)角度確定了煤與瓦斯突出的條件；依據(jù)能量原理，使用簡化的突出力學(xué)模型，得出了煤與瓦斯突出前所積聚的彈性潛能和瓦斯內(nèi)能，建立了以瓦斯含量為基礎(chǔ)的煤與瓦斯突出能量條件，并運用Matlab分析了化處礦突出時瓦斯含量與地應(yīng)力、煤的堅固性系數(shù)、掘進進尺、煤層厚度的關(guān)系；運用瓦斯解吸/吸附特征實驗裝置，研究了0.17～0.25mm、0.25～0.5mm、0.5～1.0mm、1.

3、0～3.0mm煤樣在不同壓力下的解吸特征；通過對煤屑擴散模型的分析，建立了煤屑擴散模型，并采用分步計算法對煤屑瓦斯解吸的補償進行研究；利用井下深孔取芯工藝和瓦斯解吸法，實現(xiàn)了煤層原始瓦斯含量的直接快速測定和計算。
　　研制了含量法預(yù)測瓦斯突出的計算機軟件程序。該軟件把FLAC3D和COMET3兩個商用軟件相耦合：利用FLAC3D進行應(yīng)力分析，包括開挖引起的應(yīng)力變化和煤體在有效應(yīng)力作用下的變形，利用COMET3模擬煤的瓦斯吸附與解吸

4、、擴散。FLAC3D輸出有效應(yīng)力，并由C++界面模塊計算出滲透率的變化，輸入到 COMET3。COMET3把孔隙壓的變化傳給 FLAC3D。兩個軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞通過 Fish語言和C++界面模塊來實現(xiàn)；建立了預(yù)測瓦斯突出的數(shù)值模型，得到了開挖過程中的網(wǎng)格變形、孔隙壓力等值線、主應(yīng)力矢量、煤體破壞區(qū)域等輸出結(jié)果；分析了煤體強度、采深、開挖速度、煤層厚度、滲透率、拉格繆爾常數(shù)對瓦斯突出的敏感性。
　　上述理論和實驗研究結(jié)論為瓦斯含量