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。     

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。     

煤与瓦斯突出的二维模拟实验研究

介绍了自行设计、加工的模拟煤与瓦斯突出的二维实验装置及配套的压力数据自动采集处理系统。在二维模拟实验装置上做了一系列的实验。实验发现，煤样的破坏存在“开裂”和“突出”两类典型的破坏形式，破坏阵面的前沿以拉伸强间断的形式向外传播；煤体破坏的初期是轴对称的，而后则只在某一方向上向外扩展，而且破坏阵面的扩展速度是逐渐衰减的，不存在恒稳推进，在煤体破坏过程中，应力重新分布，并有４种不同的应力转移形式。这些结论对于认识煤与瓦斯突出的机理是十分有益的。     

煤与瓦斯突出强度模拟实验

利用自主研制的煤与瓦斯突出模拟装置对不同初始瓦斯压力、不同突出口厚度和不同突出口径的煤样进行三维加载模拟煤与瓦斯突出。研究结果表明:在煤层瓦斯压力较小的情况下,若外部载荷较大、揭煤厚度较小、巷道断面较大的情况下也会发生煤与瓦斯突出;煤与瓦斯的突出存在一个突出口厚度的临界值,通过改变该值可以改变煤与瓦斯的突出及突出强度;巷道断面大小对煤与瓦斯突出有一定影响,通过减小断面可有效防止煤与瓦斯突出,减小突出强度;随着突出强度的增加,突出煤粉量和抛射距离也增加,大多数煤与瓦斯突出是发生在突出强度最大的时刻。     

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。     

煤与瓦斯突出能量的研究

利用研制的煤与瓦斯突出模拟实验装置,对芙蓉、丰城、乐平、涟邵、白沙、梅田、六枝等煤与瓦斯突出重点局矿的19个煤样进行了98次机械功破碎实验、123次瓦斯内能破碎实验,并对19个煤样进行了工业分析、坚固性系数测定、放散初速度测定等实验,在此基础上,建立了以地应力、瓦斯压力、煤的坚固性系数及放散初速度表述的发生煤与瓦斯突出的能量关系式,并对六枝矿务局化处矿一次突出进行了具体分析。     

煤样粒径大小对煤与瓦斯突出强度影响研究

为研究煤样粒径对煤与瓦斯突出强度的影响,以不同粒径的煤样为研究对象,分别将煤样放入煤与瓦斯突出装置内,改进煤与瓦斯突出模拟试验装置,进行不同粒径条件下的煤与瓦斯突出模拟试验,研究煤样粒径对煤与瓦斯突出强度的影响规律。试验结果表明:随着煤样粒径的减小,突出煤体质量增加,突出强度增大,煤与瓦斯突出的粉碎效果呈减弱趋势。     

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。     

瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响研究

为研究瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响,自主研制了一套突出煤—瓦斯两相流模拟实验系统,开展了不同瓦斯压力条件下的煤—瓦斯两相流运移规律模拟实验,实现了对突出过程巷道内突出煤—瓦斯两相流运移的可视化监测。实验结果表明：煤与瓦斯突出是一个从突出口开始迅速向煤体内部发展的动力过程,期间瓦斯压力存在多次上下波动;突出过程中巷道内的冲击波超压呈现正压相与负压相交替变化的局面,同时冲击波超压特征值随初始瓦斯压力的增大而呈对数函数递增趋势;冲击波超压在巷道中传播是一个不断衰减的过程,前期衰减较慢,后期衰减加快。     

瓦斯压力对煤与瓦斯突出强度影响研究

为研究瓦斯压力对煤与瓦斯突出强度的影响,改进一套煤与瓦斯突出模拟试验装置,增加气体压力传感器和温度传感器。研究煤与瓦斯突出过程中的瓦斯压力、温度变化,分析突出过程中各参数的演化规律。进行瓦斯压力分别为0.60、0.80、0.90、1.00 MPa的煤与瓦斯突出模拟试验。     

龙马矿相似材料模拟实验

相似材料模拟是科学实验的一种,这是人们探讨和认识地压规律的途径之一,按矿山实际原型,按一定比例缩小做成模型,然后在模型中开挖巷道模拟采场工作,观察模型的变形、位移、破坏和岩层移动等情况。据此分析,推测原型中所发生的情况。     

平山煤矿采空区高位钻孔瓦斯抽放数值模拟

针对平山煤矿首采煤层11011工作面采空区瓦斯浓度较高和上隅角瓦斯超限问题,提出高位钻孔瓦斯抽放的治理方案。基于采空区高位钻孔参数布置方程,计算分析了11011工作面采空区瓦斯抽放问题,并通过Fluent软件模拟了高位钻孔下采空区瓦斯浓度分布,直观展现了瓦斯浓度的分布变化。把高位钻孔布置在双"U"的外"U"中,离回风巷平距20 m处开孔,开孔高度为4 m。现场实验数据显示,该抽放技术使得上隅角瓦斯浓度低于0.5%。     

煤与瓦斯突出力学模拟研究

为了根据煤与瓦斯突出动力现象设计突出预警系统,减少灾害事故的发生,建立了煤与瓦斯突出力学模型。该模型考虑了地应力分布、煤体瓦斯压力分布与渗流、煤体不均匀性、吸附瓦斯的解吸等瓦斯突出主要影响因素。编制了三维有限元程序,并在此基础上进行了数值模拟计算。计算结果的物理图像正确合理,表明这个力学模型及三维计算程序可以对典型的工况进行计算模拟,为突出预警提供了参考依据。     

矿井煤与瓦斯突出防治实践

结合义安煤业有限公司矿井具体瓦斯地质条件与12120工作面的瓦斯抽放实践,介绍了该矿煤与瓦斯突出危险性的预测办法及参数指标的预测步骤,详细分析了该矿防治煤与瓦斯突出的治理技术及应用效果,通过采取符合该矿具体实际的防突技术,提高了矿井瓦斯抽放效果,保证了矿井的安全生产。     

深部矿井煤与瓦斯突出特性数值模拟研究

为从细观结构层次上研究深部水平矿井的煤与瓦斯突出特性,利用RFPA2D软件系统对深水平煤岩的地应力、煤体瓦斯压力、围岩温度、煤与瓦斯突出的关系进行了数值模拟研究。结果表明:在深部水平,高地应力、高瓦斯压力和高温度梯度与煤岩体软弱、强度降低的矛盾更加突出,在工程扰动下更容易发生煤与瓦斯突出灾害。     

关于煤与瓦斯突出的数值模拟

根据煤岩体介质变形与瓦斯渗流的基本理论,建立了煤岩破裂过程气固耦合作用的RF-PA2D-GasFlow模型,应用该模型对煤与瓦斯突出进行数值模拟,再现含瓦斯煤岩在瓦斯压力、地应力及煤岩力学性质共同作用下煤岩损伤破裂并诱致突出的全过程,这为进一步深入理解煤与瓦斯突出机理及瓦斯抽放防治突出等提供理论基础和科学依据。     

金佳矿11223下保护层工作面瓦斯运移通道相似材料试验研究

金佳矿11223工作面为一高瓦斯近距离突出煤层群下保护层工作面,瓦斯灾害严重,治理困难。为解决这一问题,制定瓦斯防治措施,采用理论分析和相似材料试验的方法,得出了其瓦斯运移通道发育过程及时空位置,进而确定了其高位瓦斯抽采巷和瓦斯抽采钻孔布置层位及抽采时机,实现了该工作面安全高效回采。     

我国煤矿煤与瓦斯突出现状及预警技术的研究

针对我国煤矿煤与瓦斯突出的现状,系统地分析了煤与瓦斯突出发生的八大主要规律。为满足矿井安全生产的需要,介绍了一套集地质测量、生产、技术、调度、通风、防突、监控等各实体部门的安全生产信息于一体的煤与瓦斯突出综合预警技术。研究认为：煤与瓦斯突出综合预警技术能相对准确地分析、预测、警报防突工作面所处的危险隐患与前方突出危险程度的发展趋势,有助于矿井煤与瓦斯突出危险性预测更加精确化、防突工作更有针对性。     

建庄煤矿煤与瓦斯突出区域防治技术研究

通过对4~(-2)303工作面瓦斯基本参数的测定,掌握了4~(-2)303工作面瓦斯赋存规律并实现了4~(-2)303工作面突出危险性动态分析预测,为工作面安全、高效生产提供了根本保障。