瓦斯含量法預測煤與瓦斯突出技術研究.pdf

1、本文通過理論分析、實驗研究、數(shù)值模擬、現(xiàn)場應用相結合的方法，對瓦斯含量法預測煤與瓦斯突出技術進行了研究，形成了以煤層瓦斯含量為敏感指標預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力、應變研究為基礎建立了煤體滲透率與瓦斯壓力變化的數(shù)學模型，并在溫度恒定、徑向應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，并把實驗結果與數(shù)學模型產生的曲線進行

2、對比分析；運用斷裂力學理論，分析了煤體內裂隙擴展與瓦斯壓力的關系，并從力學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模型，得出了煤與瓦斯突出前所積聚的彈性潛能和瓦斯內能，建立了以瓦斯含量為基礎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力、煤的堅固性系數(shù)、掘進進尺、煤層厚度的關系；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進行應力分析，包括開挖引起的應力變化和煤體在有效應力作用下的變形，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)；建立了預測瓦斯突出的數(shù)值模型，得到了開挖過程中的網格變形、孔隙壓力等值線、主應力矢量、煤體破壞區(qū)域等輸出結果；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論為瓦斯含量