深部采動應力影響下煤與瓦斯突出物理模擬試驗研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是發(fā)生在煤礦生產過程中的一種極其復雜的動力現(xiàn)象，是嚴重威脅國內外煤礦安全生產的自然災害之一。近年來，隨著采掘深度不斷增加，地應力與瓦斯壓力不斷加大，煤炭開采的地質條件和技術條件也日趨復雜，導致煤與瓦斯突出礦井的數目不斷增多，突出次數也日益頻繁，同時由于煤礦井下開采活動，使煤巖體中地應力場發(fā)生變化，在掘進工作面或回采工作面前方將形成由卸壓區(qū)、應力集中區(qū)和原始應力區(qū)組成的“三帶”，給煤與瓦斯突出的預防與治理帶來更大的困難。

2、>　　基于煤與瓦斯突出的綜合作用假說，本文在對成型煤樣進行基本物理力學參數測定的基礎上，利用煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室（重慶大學）自主研發(fā)的多場耦合煤礦動力災害大型模擬試驗系統(tǒng)和美國聲學物理公司生產的PCI-2型聲發(fā)射系統(tǒng)進行了深部采動條件下不同應力集中系數對煤與瓦斯突出影響的物理模擬試驗，對試驗過程中儲層氣壓、煤體溫度、煤體聲發(fā)射特性、煤體變形、打擊力特性、突出強度、突出煤粉的分選性、突出孔洞等進行了研究，取得了以下主要成果：

3、
　　(1)從煤與瓦斯突出的孕育到突出終止過程中，儲層氣壓和煤體溫度在時空演化規(guī)律上較為一致：抽真空過程中，氣壓下降、溫度隨之下降；充氣吸附過程中，氣壓上升、溫度隨之上升；突出過程中氣壓和溫度都表現(xiàn)為先迅速下降然后慢慢趨于穩(wěn)定，且距突出口距離越近，氣壓和溫度下降越快、下降量越大，其中突出口附近氣壓出現(xiàn)多次上升再下降現(xiàn)象。煤體聲發(fā)射特性表現(xiàn)為：AE計數和AE能量在煤與瓦斯突出孕育階段較弱，在突出階段較強，當突出之后氣壓和溫度趨于穩(wěn)定

4、時，無明顯聲發(fā)射信號。
　　(2)突出的發(fā)展是煤體由突出啟動點向周圍逐漸破壞并拋出的過程，且突出過程具有陣發(fā)性，表現(xiàn)為煤體的間歇式多次拋出以及氣壓和打擊力的反復升降；突出過程中氣壓等壓面近似以突出口為球心呈球面分布，且氣體解吸區(qū)域近似呈球殼狀逐漸向外擴展，球殼附近氣壓梯度較大。煤與瓦斯突出過程對突出煤粉具有明顯的分選性：突出后大粒徑煤粉質量比例下降，小粒徑煤粉質量比例上升，并且小粒徑煤粉主要分布在突出區(qū)域中部。
　　(3)應