煤与瓦斯突出过程中温度变化的实验研究

通过模拟实验方法测定在煤与瓦斯突出过程中的温度变化，用测定结果来证实突出强度不同，煤体温度变化也不相同，瓦斯压力越大，煤体下降的温度越大，在煤与瓦斯突出过程中，瓦斯的膨胀做功过程并非绝热过程，而是一个接近于等温的多变过程，为从热力学角度研究煤与瓦斯突出机理提供了帮助。     

煤与瓦斯突出过程中瓦斯作用的研究

为了对煤与瓦斯突出事故进行有效的预防与控制，分别从孕育和突出两个阶段阐述了瓦斯在煤与瓦斯突出中所起的作用，指出了煤层吸附瓦斯和裂隙瓦斯对煤的物理力学性质的影响；由于空隙瓦斯的存在, 加剧了煤体失稳破坏的过程；特别指出突出的主要能源来自于瓦斯的膨胀能；并根据这一结论提出了相应的防突措施.     

煤与瓦斯突出冲击波模型优化计算分析

在分析煤与瓦斯突出的特点的基础上,结合空气动力学的相关理论,建立了煤与瓦斯突出冲击波模型;通过推导计算得到瓦斯膨胀功,再假设突出发生后突出物做斜抛运动,得到突出初速度的简化计算公式;提出了功势差的概念,即煤与瓦斯膨胀功与其重力势能差,计算得出突出超压与功势差成正比,突出气流速度与功势差的1/2次方成正比及冲击波超压与煤层瓦斯压力之间存在指数关系。     

煤与瓦斯突出强度能量评价模型

从煤与瓦斯突出过程中能量耗散类型与岩石爆破机理的相似性出发,利用新表面学说和热力学定律分别计算了突出煤体的破碎功和突出瓦斯的膨胀内能,建立了煤与瓦斯突出强度能量评价模型。利用该模型对1960-2010年间38起煤与瓦斯突出强度评价分析表明,一半左右突出的瓦斯膨胀能比破碎功大1~2个数量级,仅用抛出煤体的质量来评价煤与瓦斯突出的强度是不合理的;煤与瓦斯突出强度能量评价模型综合考虑了突出过程中煤体的破碎功与瓦斯膨胀能,将煤与瓦斯突出释放的总能量折合成TNT当量,依据不同数量级TNT当量标准,将煤与瓦斯突出强度类型划分为C类突出（小于1 t的TNT当量值）,B类突出（1~10 t的TNT当量值）和A类突出（大于10 t 的TNT当量值）3类更具合理性。     

晨光煤矿煤与瓦斯突出危险性预测

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全的重要灾害之一。煤与瓦斯突出矿井的突出危险性预测评估工作,对规范矿井生产、科学制定矿井瓦斯灾害防治措施、指导保证生产安全有着十分重要的意义。通过对煤的各项单项指标的测定(包括相对瓦斯压力、煤的破坏类型、煤的坚固性系数、煤样的瓦斯放散初速度),结合煤的初始释放瓦斯膨胀能指标对煤层的突出危险性进行综合性预测。     

四起特大煤与瓦斯突出事故分析

<正> 1988年全国矿山发生了四起特大煤与瓦斯突出事故,而且均发生在国营煤矿。这四起事故是:四川华莹煤矿“1·15”突出事故、河南徐庄煤矿“4·19”突出事故,重庆鱼田堡煤矿“10·16”突出事故和贵州化处煤矿“12·8”突出事故。1、1988年1月15日18时10分,四川华莹煤矿(劳改矿)水田坝井+500m 水平集中石门揭穿西翼 K_1煤层时。发生煤与瓦斯突出。突出煤量130t,瓦斯6240m~3,13名在押犯死亡,2名受轻伤。本起事故发生的直接原因是在未完全揭开突出煤层前,错误地安排石门两头同     

煤与瓦斯突出机理研究

瓦斯后期释放条件不导致了石门回采及煤巷工作面突出强度的差异性，突出类型的突出是在压出类型突出的基础之上迭加后形成的，瓦斯是突出的主导因素。     

富润煤矿煤与瓦斯突出危险性预测

通过对煤层煤样的各项单项指标的测定,包括相对瓦斯压力,煤的破坏类型,煤的坚固性系数,煤样的瓦斯放散初速度,最后结合煤的初始释放瓦斯膨胀能指标对煤层的突出危险性进行综合性预测。     

瓦斯突出煤的显微结构研究

运用扫描电子显微镜对瓦斯突出煤进行了显微结构研究，研究结果表明，瓦斯突出煤具有一些明显的微观标志，突出煤呈现较多的断口类型和密集的断口脊线，以及较多的断裂构造等特征，还存在着明显的粒状结构和气孔等特征。     

煤与瓦斯突出过程的力学作用机理

以“煤与瓦斯突出是一个力学破坏过程”的认识为前提,通过理论分析和数值模拟,对煤与瓦斯突出过程的力学作用机理进行了深入研究.对突出的准备、发动、发展和终止过程重新进行了划分,给出了各个过程详细的描述.在突出准备阶段,围岩发生应力集中和强度破坏,为后续的失稳创造了条件.突出的发动是围岩的突然失稳以及失稳煤岩的快速破坏和抛出.突出的发展是突出孔洞壁煤体由浅入深逐渐破坏并抛出的过程,主要受控于孔洞壁煤体的应力分布以及孔隙和裂隙中的瓦斯压力对煤的拉伸和剪切破坏,并可分为粉化和层裂2个阶段.突出孔壁受堆积煤岩的支撑或孔洞形状变化促使孔洞壁煤体受力状态的改变是突出终止的主因.     

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展

煤与瓦斯突出预测是突出煤层2个"四位一体"综合防突措施的关键环节,对确定突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义。以往突出预测敏感指标及临界值的确定,包括地应力指标和瓦斯指标,是通过现场反复测试、试验确定的;而现今的突出防治管理模式不支持这种方法,故只能采取实验室试验研究,主要是针对瓦斯相关指标的研究,结合部分现场验证来确定。选取大隆矿12煤、芦岭矿8煤、祁南矿3煤、朱仙庄矿10煤、童亭矿7煤和新景3煤等6个煤样,煤种涉及中等变质程度的气肥煤到高等变质程度的无烟煤,试验研究了各煤样瓦斯压力P与瓦斯含量W,瓦斯压力P与钻屑瓦斯解吸指标K_1和Δh_2,以及钻屑瓦斯解吸指标K_1与Δh_2之间的关系规律。结果表明:突出预测的瓦斯指标之间具有单值对应关系,但各煤样的这种对应关系是变化的,国家相关标准给出的突出预测指标建议临界值之间并不对应,也不能完全反映煤层的实际突出危险性与突出严重程度,不同变质程度煤层很难存在统一的临界值;应用煤层瓦斯相关指标之间的对应关系,结合突出煤层的实际,如始突深度、突出动力现象、钻孔动力现象等,可间接确定突出预测敏感指标的临界值。同时,未来精细化的突出防治对突出预测敏感指标有更高的要求,进一步研究的方向应包含反映地应力状况、小构造影响下煤层赋存、预测煤层潜在突出强度的指标,以及适应突出灾害差异性的新突出预测方法及措施效果检验方法。     

突出口径对煤与瓦斯突出强度影响研究

改进大型煤与瓦斯突出模拟试验装置,增加两个气体压力传感器和两个温度传感器,进行突出口径分别为10mm,30mm,50mm的煤与瓦斯突出模拟试验。试验结果表明:在0.75 MPa瓦斯压力条件下,突出口径为10mm时没有发生煤与瓦斯突出,突出口径为50mm和30mm时发生煤与瓦斯突出,突出煤体质量分别为25.40kg和15.05kg。随着突出口径的减小煤与瓦斯突出的煤量减少,突出强度降低。突出口径的大小影响煤体突出的状态,突出口径越大,煤体突出的距离越远,破坏性也越高。突出后煤样中粒径在1.6~5.0mm范围内的煤颗粒比例减小,而粒径小于0.75mm的煤颗粒比例增加,体现了突出过程中的破碎功,具有较强的粉碎性。突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,煤体中瓦斯的放散受突出口径的影响,使煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同。突出口径越大,瓦斯压力降低越快,瓦斯对煤体的粉碎性越明显,突出强度也越大,突出过程中煤体温度也发生变化,说明突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和突出特性。     

煤与瓦斯突出预测的一个新指标

煤与瓦斯突出是煤矿主要瓦斯灾害事故类型之一。目前,国内煤与瓦斯突出预测主要是根据瓦斯动力现象特征和基于煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、坚固性系数与瓦斯放散初速度的四参数法。四参数法规定,4个参数均超过各自的临界值才能定为突出煤层;瓦斯压力的临界值为0.74 MPa。但实践表明,瓦斯压力小于0.74 MPa 也曾多次发生突出。本文用可压缩流体力学的观点分析了突出机理;采用多相连续介质力学中的应力分析法建立了煤与瓦斯突出预测的一个新指标 F,并给出了有关参数的计算方法;案例分析表明,所得结果符合实际。     

煤与瓦斯突出发展过程的实验与机理分析

为了研究煤与瓦斯突出发展过程中煤的破坏形式和原因,通过实验分析了含瓦斯煤块在突然暴露时的破坏规律,用简单的突出模型进行了各种条件下的突出发展模拟实验,并建立了突出发展的数学模型。结果表明,突出发展过程中煤的破坏主要表现为层裂形式,破坏传播的速度非常快（大于1 m/ms）,在突出发展初期不存在剧烈的粉化破坏。突出发展过程中煤中裂隙初始起裂主要是由于煤壁突然卸载形成的卸载波向里传播过程中被受围岩约束的煤部分反射回去,入射波和反射波叠加使煤处于受拉状态而发生拉伸破坏。即便地应力为零,含瓦斯煤体在突然形成暴露面时也会产生向深部传播的卸载波,进而引发层裂。     

瓦斯涌出异常预报煤与瓦斯突出

通过对掘进工作面突出前夕煤壁瓦斯浓度变化规律的研究,提出了利用瓦斯浓度变化预报煤与瓦斯突出的方法,并建立了突出预报数学模型.研究表明：对瓦斯浓度序列的移动平均线、振幅、频次和方差等几个方面的综合评判,可预报掘进工作面突出的发生,并以潘一矿突出实例进行验证,表明在突出前2.5 h瓦斯浓度变化出现异常,根据这一异常可实现突出预报.     

Coal damage mechanism in the developing process of coal and gas outburst

Based on the damage analysis of elliptical aperture, the mechanism of coal damage in the developing process of coal and gas outburst was researched. The results show that the damage to coal by gas is mainly caused by the concentrated tensile stress appearing near the endpoint of the pores. Fractures in coal, gas pressure, ground stress and the tensile strength of the coal matrix are the major controlling factors of this kind of damage. When the ground stress releases abruptly and the gas pressure is high, tensile failure will occur around the endpoint of the small pores due to gas pressure, and the coal may be broken up like powder; this is called pulverization. Otherwise, when the gas pressure is low, the tensile stress can only occur around the endpoint of the large pores and fractures due to gas pressure, the fractures in coal extend and link together, the fracture extension direction is statistically perpendicular to the direction of the minor principal stress. This kind of damage is shown as the stratified spall around the outburst hole. Supported by the National Basic Research Program (973) of China (2005CB221503); the Key Project of Natural Science Foundation of China (50534080)     

煤与瓦斯突出过程煤体破裂演化规律

研制了一套煤与瓦斯突出模拟实验装置,通过高速摄像对突出全过程进行实时观测,从而实现对突出过程中煤体破裂演化规律进行了分析。通过对12次试验结果的分析发现,煤与瓦斯突出是个力学发展过程,它经历了孕育、启动、发展和停止4个阶段,受瓦斯压力和孔洞壁的径向应力大小影响,煤与瓦斯突出多次间歇式发展;实验条件下,煤与瓦斯突出启动后,从发展到结束过程耗时不足0.1 s;位于试验装置不同部位的煤体,突出瞬间煤体运动轨迹各不相同;通过对突出后煤体的裂纹分布规律进行分析,发现裂纹几乎平行出现,且裂纹的倾斜角度处在65°~70°,裂纹近似圆弧,圆心位置在突出口;试验还发现在0.481~0.764 MPa存在一个临界瓦斯压力值,可以使突出连续发生,从而具备了发生大型突出的瓦斯压力条件。