煤与瓦斯突出三维模拟实验研究

从力学模型入手，按相似理论设计了三维煤与瓦斯突出模拟实验装置，实验模拟了不同煤型强度、三向应力、瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出过程，得出了突出强度同瓦斯压力、煤型强度、三向应力、瓦斯压力关系数学模型，分析认为，应力和煤的力学性质是决定突出强度的主要因素。     

华晋焦煤沙曲矿综掘面瓦斯抽采防突参数的优化

运用ANSYS10.0对巷道掘进工作面两帮以及工作面深部应力进行了数值模拟及解算,得出了巷道两帮的应力分布状况,在此基础上优化了瓦斯抽采钻孔的布置方式及合理参数,对于有效防治煤与瓦斯突出,实现快速掘进具有重要的意义.     

受载突出煤体的力学状态演变及破坏倾向性

受载突出煤体在内外应力作用下发生破坏从而诱发煤与瓦斯突出(简称“突出”),为进一步明确该过程中煤体破坏模式及力学作用机理,本研究基于大型突出物理模拟试验结果,分析了突出过程中的煤体力学状态、破坏模式及倾向性,研究结果表明：突出初期,高瓦斯压力梯度和应力共同作用下低强度煤体发生破坏,瓦斯压力和应力同时跌落;突出中期,煤体将再次表现出一定承载能力,应力和瓦斯压力将因此升高,而当其达到煤体的极限承载能力时,煤体会被再次破坏,应力和瓦斯压力将再次下降;突出后期,煤体的内外荷载无法达到其破坏强度,导致其所承受的应力荷载会产生大幅回升,瓦斯压力下降速率减缓。突出过程中瓦斯对煤体施加的作用力可等效为张拉作用,温度变化则可等效为对煤体的压缩作用。突出过程中有效应力集中区会反复地向煤体深部转移,并在突出终止时逐渐恢复至原始位置,有效应力值表现为间歇式的减小和增大过程。随着突出的持续发展,卸压区和集中区的突出煤体应力圆心位置将周期性的向剪应力-正应力图的原点处靠近,但每个周期移动的距离逐渐缩短。此外,卸压区煤体在突出过程中最大主应力方向发生改变,且突出后期主应力差基本表现为持续增大的过程,而集中区的主应力...     

浅析焦西矿北区煤与瓦斯突出原因

根据焦西矿北区２５次瓦斯突出资料，全面总结分析了地应力、高瓦斯含量和低透气性松软的煤体是造成突出的主要原因，并描述了该地区的突出特点，圈画出了危险突出条带。     

三维应力作用下煤体瓦斯渗透规律实验研究

论述三维应力作用下煤体瓦渗透规律的实验设备与方法，介绍了阳泉３＾＃煤层，永红煤矿３＾＃煤层的试验结论，得出了煤体瓦斯渗透系数随体积应力增加而衰减，随孔隙压呈抛物线型变化，定义抛物线的极值点的临界压力，结论对研究煤矿瓦斯抽效与瓦斯突出有着十分重要的意义。     

煤与瓦斯突出预测敏感指标确定方法探索及应用

煤与瓦斯突出预测敏感指标的确定,对突出煤层的安全开采有着重要意义。分析了传统指标敏感性确定方法在新时代所面临的局限性;提出了用于确定突出预测敏感指标的统计分析法,并找出各预测指标适应的地质条件,给出了其应用方案。在开滦矿区应用表明:钻孔瓦斯涌出初速度指标适用于典型的突出煤层,瓦斯解吸指标适用于以瓦斯为主导的突出煤层,钻屑量指标适用于以应力为主导的突出煤层;开滦矿区的煤与瓦斯突出控制性因素主要为高应力,其次是高压瓦斯,突出预测敏感指标为钻屑量和瓦斯解吸指标。     

地应力对瓦斯压力及突出灾害的控制作用研究

为考察地应力对瓦斯压力与突出灾害的控制作用,通过理论分析和现场实例验证相结合的方法,分析了地应力的演化特征及构造应力对煤体结构、瓦斯压力和突出灾害的控制作用规律。研究结果表明：构造应力的演化对煤层瓦斯赋存及运移起主导控制作用,含煤地层在高构造应力作用下其煤层瓦斯压力梯度可能远超过静水压力梯度,形成高的瓦斯压力;在强烈构造运动作用下形成的构造煤具有煤体强度低、瓦斯吸附和放散能力强等特点。由于地应力对煤体结构和瓦斯压力均起到控制作用,可以认为地应力在突出灾害中起主导控制作用,是煤体破坏的主要动力,也是高压瓦斯存在的前提。最后文中以祁南煤矿72煤层的瓦斯突出灾害特征验证了构造应力对突出灾害的主导控制作用。     

叠加采掘集中应力对煤与瓦斯突出的影响

总结了鹤壁十矿叠加采掘集中应力影响下发生的3次煤与瓦斯突出特点,通过与其它多次突出的对比分析,指出了叠加集中应力对煤与瓦斯突出的影响:在叠加集中应力影响下煤与瓦斯突出的危险性、突出规模、突出频度存在显著增加趋势。同时提出了在叠加采掘集中应力影响下进行采掘活动需采取的防治煤与瓦斯突出措施。     

煤的失稳与瓦斯突出机理的对比分析

分析了煤在高的支承压力下的破坏规律和应力应变特征;分析了瓦斯在煤基多孔介质中的运移条件,并给出了其扩散运移的影响因素和基本方程;分析了瓦斯的运移和煤体破坏的相互影响,指出了煤体所处的极限应力平衡状态和瓦斯的压力梯度增高是发生煤与瓦斯突出的前提条件,给出了系统稳定性判据和能量判据;对比分析了煤与瓦斯突出、冲击地压发生的机理差异,揭示了爆破诱发煤与瓦斯突出的动态响应过程.     

平顶山矿区突出能量分布规律及其控制因素

根据平顶山矿区内部分矿井实测三向应力、瓦斯含量、压力值计算了各矿区煤层弹性能及瓦斯膨胀能,并分析了其分布规律及特点,结合平煤矿区3次地质运动及矿区内地质构造特性,得到了突出潜能的主要控制因素并进行突出危险性划区。结果显示:弹性能及瓦斯膨胀能随埋深增加而增加,受地质构造控制作用显著;自重应力场控制区域煤层弹性与瓦斯膨胀能远小于构造应力场控制区域;构造应力控制区域随埋深增加构造控制作用逐渐减弱,转变为自重应力控制作用;自重控制区域煤层单位体积煤体瓦斯膨胀能与弹性近似相等,而构造应力控制区域膨胀能远大于弹性形;地质构造控制着矿区突出潜能的分布,是矿区突出主要控制因素;锅底山与九里山断层间区域危险性最小,锅底山与李口向斜之间突出危险性偏高,而李口向斜东南部区域突出危险性最高。通过对矿区突出点分布情况分析证明了突出危险性划区的正确性。     

破碎带附近超前钻孔应力释放效果的模型实验

<正> 一、前言作为防止瓦斯突出措施的超前钻孔和切缝,其应力释放效果已被许多国家及我国所确认,且发表了研究报告。特别是我国的煤炭技术研究所,在赤平煤矿进行了“防止瓦斯突出措施的应力释放综合论证试验”的研究,察清了大直径钻孔的应力释放效果。此外,在该论证试验中,当应力释放孔附近存在破碎带(断层)等不连续面时,还得到了以不连续面为边界,将煤体分割成应力释放的领域和应力未释放的领域的结果。     

地质构造对瓦斯赋存及煤与瓦斯突出的控制作用

安徽恒源煤电公司任楼井田受早期的近南北向和晚期的近东西向局部主压应力作用,两期构造应力场大角度叠加复合,形成大量断裂构造,使得矿井处于半开放的状态;同时,童亭背斜隆起部位煤层被风化、剥蚀,形成"天窗"构造,有利于瓦斯的逸散。多期构造运动使任楼井田地层保留了较大的水平应力,最大水平主应力与铅直应力之比为2.46～2.72。任楼煤矿7、8煤层最大瓦斯含量不足8 m3/t,但具有煤与瓦斯突出危险性,表明矿井的煤与瓦斯突出主要是由地应力控制的,突出的防治工作应放在降低地应力上。     

采场应力和煤结构与煤和瓦斯突出关系的浅析

本文讨论分析了采场应力对矿井煤和瓦斯突出的控制作用；煤的物理性质对矿井煤和瓦斯突出的影响。煤的灰分、挥发分含量直接影响着煤体瓦斯压力、含量及煤和瓦斯突出。     

大平煤矿瓦斯爆炸事故原因分析及对策

对影响煤与瓦斯突出的相关地质因素和工程因素进行综合分析,研究表明瓦斯突出是受构造应力、瓦斯压力、煤体结构物理性质、围岩条件等多种因素综合作用的结果。并对瓦斯爆炸事故提出了有针对性的防治措施。     

黔金矿区孤岛区域突出危险性预测及瓦斯治理技术研究

黔金煤矿瓦斯含量高、压力大,给矿井的安全生产带来极大的安全隐患。根据黔金煤矿2408、2410工作面情况,对井下煤层瓦斯压力、瓦斯含量等基础参数进行测定,按照相关规定对区域的突出危险性进行预测,并根据不同瓦斯区域提出有针对性的瓦斯治理措施。针对2410工作面孤岛应力问题,提出切顶卸压、降应力、防突出的措施,节约了矿井生产成本,缓解了采掘接替紧张状况,为矿井瓦斯治理起到示范作用。     

超化煤矿高瓦斯高应力煤巷掘进面瓦斯治理

超化煤矿在”三软”厚煤层高瓦斯高应力突出危险区域进行了综合消突技术的尝试。实践证明,深孔卸压抽放和浅孔静压释放瓦斯相结合,是超化矿高瓦斯高应力区域煤与瓦斯突出防治行之有效的方法。     

平煤股份二矿沿空掘巷卸压范围研究

针对平煤股份二矿庚组煤层结构软硬不均、透气性差且无保护层开采等特点，以庚组煤层为例开展沿空掘巷卸压区域消突范围的研究。沿空掘巷就是把巷道布置在煤柱一侧，经过应力和瓦斯应力重新分布的低应力场，使煤体卸压、应力重新分布，降低了煤层的突出危险性。通过实测巷道周围应力分布，认为平煤股份二矿沿空掘巷实体煤侧21 m内都属于卸压范围，再通过煤层瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标（Δh₂）和瓦斯压力的测定，确定了沿空掘巷卸压范围实体煤侧轮廓线16 m，说明了在该范围内无突出危险性，该方法不仅具有掘进进度快、减少资源浪费、提高煤柱采出率的特点，还对矿井安全、高效生产具有重要的指导和借鉴意义。     

煤与瓦斯突出瓦斯压力变化规律实验研究

通过煤与瓦斯突出模拟实验,研究了突出过程中瓦斯压力的变化规律,分析了突出过程中瓦斯对煤体的破坏作用。研究发现:应力和瓦斯压力达到一定梯度才能引起煤与瓦斯突出,突出的发动明显滞后于卸压过程;突出发生时,瓦斯压力的变化有明显的规律性,瓦斯压力变化形态呈现出突然降低、快速升高并波动、达到波动峰值后逐渐降低,瓦斯压力的变化形态与突出发展的演化过程有较好的对应性;压出与突出过程中的瓦斯压力变化形态有显著差异。煤体在应力和瓦斯压力差的作用下发生剪切和拉伸破坏,靠近卸压口处的煤体层裂破坏特征明显。     

论构造应力场及其演化对煤和瓦斯突出的主控作用

煤和瓦斯突出是地应力、煤的物理力学性质以及瓦斯压力三个因素综合影响的结果，而地应力中所包括的构造应力起主导控制作用。作者从多种角度、不同层次作了深入讨论。首先指出“残余构造应力”影响甚微；其次重点阐述了古构造应力场和现今构造应力场及其演化分别在控制谋和瓦斯突出中所起的重要作用，古构造应力促进瓦斯生成，改变瓦斯运移、赋存条件，破坏煤体结构等。现今构造应力构成了现今地应力的主体，直接参与突出过程。由此为有效防治煤和瓦斯突出提供了理论基础。     

应力对含瓦斯煤解吸特征影响的试验研究

深部开采时地应力的升高和剧烈开采的扰动,容易在采掘工作面形成应力集中区,从而导致应力主导型的突出事故和冲击-瓦斯复合动力灾害发生。为了探索深部开采时应力对含瓦斯煤解吸及涌出特征的影响规律,提高矿井瓦斯灾害治理的精准性,以焦作矿区九里山矿无烟煤为研究对象,利用煤岩三轴渗流-吸附-解吸试验装置进行了不同应力状态下煤样的等温解吸试验和恒吸附压力下的应力解吸响应试验,分析了应力作用对煤的解吸涌出特征的影响规律。研究结果表明:应力直接影响含瓦斯煤的解吸能力,决定应力集中区煤层瓦斯的涌出特征;在吸附等量瓦斯气体的情况下,煤的瓦斯解吸累积量、解吸初始速率均随着应力增加逐渐增大,解吸速率衰减指数随应力增加变化不大但呈现逐渐减小趋势,应力作用促进了煤样的瓦斯解吸;通过恒吸附压力下煤样对不吸附性气体(He)和吸附性气体(CH_4)应力解吸响应的对比试验,验证了应力作用会明显诱导煤样的解吸行为,导致相同条件下煤样的吸附能力降低;研究结果阐明了应力对含瓦斯煤解吸涌出特征的影响,揭示了应力对煤基质瓦斯解吸的诱导作用,对深部开采煤层瓦斯灾害的防治和煤层气的开采具有理论和工程实践意义。