深部采动应力影响下煤与瓦斯突出物理模拟试验研究

《深部采动应力影响下煤与瓦斯突出物理模拟试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、深部采动应力影响下煤与瓦斯突出物理模拟试验研究重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：张超林指导教师：彭守建副教授兼职导师：李德文研究员学位类别：工程硕士（安全工程领域）重庆大学资源及环境科学学院二O一五年四月PhysicalSimulationExperimentonCoalandGasOutburstunderDeepMining-inducedStressAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessi

2、onalDegreeByZhangChaolinSupervisedbyAss.Prof.PengShoujianPluralisticSupervisedbyLec.LiDewenSpecialty:ME(SafetyEngineeringField)CollegeofResourcesandEnvironmentalScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要煤与瓦斯突出是发生在煤矿生产过程中的一种极其复杂的动力现象，是严重威胁国内外煤矿安全生产的自

3、然灾害之一。近年来，随着采掘深度不断增加，地应力与瓦斯压力不断加大，煤炭开采的地质条件和技术条件也日趋复杂，导致煤与瓦斯突出矿井的数目不断增多，突出次数也日益频繁，同时由于煤矿井下开采活动，使煤岩体中地应力场发生变化，在掘进工作面或回采工作面前方将形成由卸压区、应力集中区和原始应力区组成的“三带”，给煤与瓦斯突出的预防与治理带来更大的困难。基于煤与瓦斯突出的综合作用假说，本文在对成型煤样进行基本物理力学参数测定的基础上，利用煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室（重庆大学）自主研发的多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统和美国声学物理

4、公司生产的PCI-2型声发射系统进行了深部采动条件下不同应力集中系数对煤与瓦斯突出影响的物理模拟试验，对试验过程中储层气压、煤体温度、煤体声发射特性、煤体变形、打击力特性、突出强度、突出煤粉的分选性、突出孔洞等进行了研究，取得了以下主要成果：(1)从煤与瓦斯突出的孕育到突出终止过程中，储层气压和煤体温度在时空演化规律上较为一致：抽真空过程中，气压下降、温度随之下降；充气吸附过程中，气压上升、温度随之上升；突出过程中气压和温度都表现为先迅速下降然后慢慢趋于稳定，且距突出口距离越近，气压和温度下降越快、下降量越大，其中突出口附近气压

5、出现多次上升再下降现象。煤体声发射特性表现为：AE计数和AE能量在煤与瓦斯突出孕育阶段较弱，在突出阶段较强，当突出之后气压和温度趋于稳定时，无明显声发射信号。(2)突出的发展是煤体由突出启动点向周围逐渐破坏并抛出的过程，且突出过程具有阵发性，表现为煤体的间歇式多次抛出以及气压和打击力的反复升降；突出过程中气压等压面近似以突出口为球心呈球面分布，且气体解吸区域近似呈球壳状逐渐向外扩展，球壳附近气压梯度较大。煤与瓦斯突出过程对突出煤粉具有明显的分选性：突出后大粒径煤粉质量比例下降，小粒径煤粉质量比例上升，并且小粒径煤粉主要分布在突出

6、区域中部。(3)应力集中系数(K)对煤与瓦斯突出具有显著的影响：K值越大，应力加载过程中煤体应变越大、突出过程中气压下降越慢、突出过程中AE计数和AE能量峰I重庆大学硕士学位论文值越高、突出过程中打击力峰值越高、相对突出强度越大、突出孔洞体积越大、煤粉的分选作用越明显。而突出过程中煤体温度的变化与K值关系不大。关键词：煤与瓦斯突出，物理模拟，采动应力，应力集中系数，时空演化II英文摘要ABSTRACTBeingoneoftheseriousnaturaldisastersthreateningthesafetyproductio

7、nofcoalmineathomeandabroad,coalandgasoutburstisakindofextremelycomplexdynamicphenomenawhichhappensduringtheprocessofcoalmining.Withtheincreasingofminingdepthinrecentyears,thein-situstressandgaspressureareenlarging,besides,thegeologicalandtechnicalconditionsofcoalmini

8、ngaregrowingmorecomplex,thusthenumbersofcoalandgasoutburstsincreaseatthesametime.Thein-situstressincoalchangeswiththemineminingacti