煤與瓦斯突出的耦合災(zāi)變機(jī)制及非線性分析.pdf

1、本文運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究為一體的方法對(duì)煤與瓦斯突出的耦合災(zāi)變機(jī)制和非線性特征進(jìn)行了研究。
　　利用ANSYS/LS-DYNA軟件的隱式-顯式分析功能對(duì)應(yīng)力波作用下巷道圍巖的響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了應(yīng)力波對(duì)煤與瓦斯突出的誘發(fā)作用。在應(yīng)力波的作用下，巷道圍巖中交替出現(xiàn)拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，隨著應(yīng)力波峰值的增大，巷道圍巖的應(yīng)力數(shù)值出現(xiàn)不同程度的增大。
　　層裂體的形成和失穩(wěn)破壞是煤與瓦斯突出發(fā)動(dòng)的基本環(huán)節(jié)。運(yùn)用斷裂力學(xué)、

2、有限元方法和自組織理論研究了瓦斯壓力和應(yīng)力波作用下單裂紋的擴(kuò)展、相鄰裂紋的貫通和層裂體的形成機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，相鄰的平行裂紋較易發(fā)生剪切貫通破壞和拉伸貫通破壞，影響裂紋貫通的因素有裂紋傾角、排列方式和間距；將卸載拉應(yīng)力和瓦斯應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力視為廣義驅(qū)動(dòng)力，探討了裂紋演化過(guò)程中的非線性特征，統(tǒng)計(jì)表明，裂紋的長(zhǎng)度與產(chǎn)生頻率遵守冪率規(guī)則。
　　將煤與瓦斯突出的過(guò)程簡(jiǎn)化為層裂體在地應(yīng)力與瓦斯壓力的耦合作用下發(fā)生失穩(wěn)的過(guò)程，對(duì)層裂體失穩(wěn)的準(zhǔn)

3、靜態(tài)過(guò)程進(jìn)行了折迭突變分析，計(jì)算了煤與瓦斯突出時(shí)釋放的能量和煤與瓦斯突出的強(qiáng)度；給出了雙曲扁殼層裂結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程的統(tǒng)一形式，發(fā)現(xiàn)隨著動(dòng)力擾動(dòng)和瓦斯壓力的增大，層裂體的演化經(jīng)歷了從周期1、周期2、周期3到混沌的過(guò)程。
　　進(jìn)行了煤與瓦斯突出的混沌動(dòng)力學(xué)唯象研究，基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)識(shí)別出煤與瓦斯突出孕育過(guò)程中的混沌吸引子，利用C-C方法計(jì)算了時(shí)間延遲和嵌入維數(shù)，發(fā)現(xiàn)有突出危險(xiǎn)的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)序列的S tD-s曲線與無(wú)突出危險(xiǎn)的S tD-