【摘要】 应用数值模拟、实验室实验、现场实测和理论分析的综合研究方法,对深部高瓦斯工作面煤体采动扩容特性进行了系统研究。研究发现含瓦斯煤体应力峰值前出现扩容现象,煤体初始瓦斯压力对扩容有显著影响,初始瓦斯压力越大,煤体发生扩容的应力临界值越小,瓦斯压力越易发生突变。高瓦斯工作面煤体扩容阶段,瓦斯压力具有采动应力响应特征,采动应力作用下煤体扩容力学行为打破了瓦斯解吸和吸附的平衡,瓦斯压力呈现先降低后升高的瞬变演化。基于深部开采高瓦斯工作面煤体扩容力学特征,考虑煤体瓦斯解吸吸附特性,依据理想气体定律,构建了含瓦斯煤扩容阶段瓦斯压力采动应力响应的数值力学模型,揭示了煤体扩容区瓦斯压力不稳定易突变失稳的内在机理。深部开采煤层在采动应力作用下的扩容是煤与瓦斯动力灾害发生的必要条件,也是灾害防控的主要可控因素,通过降低煤层采动应力集中以控制煤体扩容,可有效消除煤与瓦斯动力灾变隐患。 更多还原

【关键词】 高瓦斯工作面； 采动扩容； 力学特征 

 【摘要】 利用自主研发的三轴煤岩瓦斯渗流试验系统,测定煤样在含水率、围压和瓦斯压力的不同组合情况下的渗流量,得到含水率与含瓦斯煤渗透特性之间的关系表达式,揭示了受水分影响的含瓦斯煤渗透特性的一些新的认识:①不同含水率煤样,固定瓦斯压力条件下,含瓦斯煤渗透率随围压的增大而减小,且呈指数函数关系;②不同含水率条件下的含瓦斯煤,随着瓦斯压力的增大,含瓦斯煤渗透率的先减小后增大,呈现出"V"字型变化趋势,具有明显的Klinkenberg效应;③瓦斯压力对含瓦斯煤渗透性的影响大于围压的影响;④恒定温度环境条件下,含水率对含瓦斯煤的渗透性有很明显的影响,随着煤样中含水率的增加,含瓦斯煤的渗透率逐渐减小,整体呈负指数关系。 更多还原

【关键词】 含水率； 渗透率； 含瓦斯煤； 渗流特性 

 【摘要】 针对冲击发生后瓦斯异常涌出的现象,分析了煤岩微裂隙状态、温度等因素在冲击地压发生前后的变化以及冲击地压引起矿体震动对瓦斯吸附能力的影响,从多角度分析了冲击地压发生后导致瓦斯异常涌出的条件和原因。通过理论计算,瓦斯渗透试验等手段,研究了煤体受载过程中孔隙度和渗透性的变化规律;在含气煤本构方程的基础上,利用三轴加载条件下应力-渗透率关系计算得到了煤样加载过程中的渗透率的变化曲线。结果表明:冲击地压的发生确实存在导致瓦斯异常涌出的条件,而瓦斯对煤体存在力学和非力学的作用,可以导致煤体强度下降,脆性增强,并能够加速煤体的失稳破坏;煤体孔隙度和渗透率在三轴加载条件下会有先降低后增大的趋势,在应力达到破坏载荷的70%左右时,孔隙度和渗透率急剧增长;煤岩体内裂纹扩展,渗透性能增加是高瓦斯矿井冲击地压发生后瓦斯大量涌出的最直接的原因,矿体震动、煤岩体温度升高等冲击地压的伴生现象在一定程度上会促进瓦斯解吸和逸出。 更多还原

【关键词】 冲击地压； 瓦斯； 次生灾害； 吸附解吸； 渗透率 

 【摘要】 引入煤体孔隙率、渗透率的动态演化模型及D-P准则,建立高压水射流割缝后低透气煤层瓦斯渗流的流-固耦合模型,运用该模型优化重庆某矿W2704S回风巷条带下段预抽钻孔布置.结果表明,条带预抽达标时间与钻孔间距呈显著的指数关系,与实际达标时间的最大相对误差为5.8%,验证了流-固耦合模型的工程适用性;高压水射流割缝优化钻孔布置后,煤巷条带的预抽钻孔数量减少了27.3%、预抽达标时间缩短了69.6%,煤巷月平均掘进进尺提高了1.6倍. 更多还原

【关键词】 高压水射流割缝； 低透气煤层； 瓦斯渗流； 流-固耦合； 钻孔

 【摘要】 针对我国"三软"矿区含瓦斯软煤严重的蠕变失稳问题,串联一个非线性黏塑性体与四元件线性黏弹性伯格体模型,建立含瓦斯软煤非线性黏弹塑性流变模型,并据此推导了煤壁蠕变失稳时间公式.针对采区工作面前方的矿压时空演化特征,建立了地应力和瓦斯压力随时间变化的函数M(t);通过煤与瓦斯突出判断条件,探讨了卸压区的形成对煤与瓦斯延期突出的影响.结果表明:"三软"矿区延期突出的滞后时间为第1阶段卸压带形成时间与第2阶段应力集中带软煤蠕变失稳时间之和. 更多还原

【关键词】 含瓦斯软煤； 延期突出； 蠕变失稳； 卸压带； 本构模型  

 【摘要】 针对冲击发生后瓦斯异常涌出的现象,分析了煤岩微裂隙状态、温度等因素在冲击地压发生前后的变化以及冲击地压引起矿体震动对瓦斯吸附能力的影响,从多角度分析了冲击地压发生后导致瓦斯异常涌出的条件和原因。通过理论计算,瓦斯渗透试验等手段,研究了煤体受载过程中孔隙度和渗透性的变化规律;在含气煤本构方程的基础上,利用三轴加载条件下应力-渗透率关系计算得到了煤样加载过程中的渗透率的变化曲线。结果表明:冲击地压的发生确实存在导致瓦斯异常涌出的条件,而瓦斯对煤体存在力学和非力学的作用,可以导致煤体强度下降,脆性增强,并能够加速煤体的失稳破坏;煤体孔隙度和渗透率在三轴加载条件下会有先降低后增大的趋势,在应力达到破坏载荷的70%左右时,孔隙度和渗透率急剧增长;煤岩体内裂纹扩展,渗透性能增加是高瓦斯矿井冲击地压发生后瓦斯大量涌出的最直接的原因,矿体震动、煤岩体温度升高等冲击地压的伴生现象在一定程度上会促进瓦斯解吸和逸出。 更多还原

【关键词】 冲击地压； 瓦斯； 次生灾害； 吸附解吸； 渗透率 

 【摘要】 为确定煤与瓦斯突出事故发生后处于爆炸极限内的瓦斯分布区域,避免在此区域布置机电设备,降低突出后发生瓦斯爆炸的危险性,根据矿井的实际参数,设计相似模拟试验,建立在巷道风流作用下的突出气体运移扩散模型,并结合实际煤与瓦斯突出强度和通风条件,分析了突出后高浓度瓦斯的时空分布规律。研究结果表明:各测点监测的气体量与监测距离呈负指数关系,紊流扩散系数与实测值基本一致,灾害气体到达各测点的初至时间和监测距离均呈现良好的线性关系;风量为648 m3/min,断面面积为9 m2条件下,突出10 000 m3瓦斯后,距离突出源563 m以内的巷道区域为瓦斯爆炸危险区域,0~290 s内发生瓦斯爆炸危险性最大,而在距离突出源563 m以外的区域布置机电设备,巷道发生瓦斯爆炸的危险性较小。 更多还原

【关键词】 煤与瓦斯突出； 运移扩散； 时空分布 

 【摘要】 依据煤层采动应力及瓦斯压力的现场实测,应用数值模拟、数力学理论分析方法,对工作面煤层瓦斯压力与采动应力的相互作用进行了深入研究。研究表明:煤层瓦斯压力与采动应力具有典型的耦合效应,且呈正相关性,瓦斯压力峰值位置超前于采动应力;在瓦斯压力峰值前瓦斯压力随采动应力呈现"双增"状态,易失稳引起动力灾变,是煤岩瓦斯动力灾害重点防治区域;依据含瓦斯煤吸附变形与孔隙表面自由能的内在关系,构建了含瓦斯煤采动应力-瓦斯压力互馈效应的数力学模型,揭示了煤层瓦斯压力与采动应力耦合作用的力学机理。 更多还原

【关键词】 瓦斯压力； 采动应力； 耦合效应； 动力灾害