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

1、本文針對(duì)深井開(kāi)采高地應(yīng)力、采動(dòng)敏感性強(qiáng)和低透氣性等條件下的煤層，以采動(dòng)工作面煤體為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和理論分析等綜合研究方法，對(duì)深井含瓦斯煤層動(dòng)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(dòng)影響，深部開(kāi)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警和防控技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ);針對(duì)采動(dòng)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(kāi)發(fā)了深井開(kāi)采煤體擴(kuò)容的有效預(yù)測(cè)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(dòng)力災(zāi)害科學(xué)預(yù)警。以減小采動(dòng)集中應(yīng)力控制瓦斯煤層擴(kuò)容和降低煤層采動(dòng)儲(chǔ)能、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防治煤與瓦斯動(dòng)力災(zāi)害為核心理念，創(chuàng)建了工作面動(dòng)力災(zāi)