煤与瓦斯突出机理研究进展

随着煤矿开采深度的加大,煤与瓦斯突出这一灾害日益严重,因此需对突出机理作深入研究。本文综述了瓦斯作用说,化学本质说,地应力作用说和综合假说。指出进一步的研究应把瓦斯因素、煤的物理力学性质和结构特性的影响结合起来,从时间和空间上分析含瓦斯煤岩的强度、形变、流变、集气性和物理化学性等变化规律,最终解决煤与瓦斯突出机理问题,尤其是煤与瓦斯延迟突出机理问题。     

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。     

煤与瓦斯突出机理浅析

通过对国内外部分煤与瓦斯突出文献资料的分析,得出地应力、瓦斯和煤三因素都是发动突出的动力,提出煤层突出前的模式,并据此探讨了预测突出的部位及其强度的方法。     

煤与瓦斯突出的流变机理

煤与瓦斯突出的内在因素是应力、瓦斯和煤的物理及力学性质,而外在因素是形成集中应力和造成突然卸载的条件。通过对含瓦斯煤体的流变破坏规律进行研究,得出了对煤岩与瓦斯突出现象全面定量化解释的“流变假说”。     

煤与瓦斯突出机理之探讨

从物理与化学等方面对煤与瓦斯突出基础理论进行研究与探讨,从突出前后煤体特征和瓦斯监控曲线等信息入手,通过实验分析,查找煤体在突出前后的一系列化学变化。通过对煤的水胀、水解、卤代等理化特性的变化来分析论述这些因素与瓦斯突出的相互关系,对现有瓦斯突出机理研究的不足进行佐证和完善。     

煤与瓦斯突出机理的探讨

认为突出危险源是存在于采矿活动中的具备发动煤与瓦斯突出的高势能瓦斯与破碎煤体混合的瓦斯富积区。研究了突出危险源的形成、突出发动的条件，提出了预防煤与瓦斯突出需要重视的几个问题。     

煤与瓦斯突出的机理研究

使用实验物理的方法,结合煤与瓦斯突出的现象,利用辐射化学和量子力学的分析结果,推断煤与瓦斯突出的微观机理,提出"雷电"效应一直伴随着煤与瓦斯突出这一概念。分析化学变化和粒子相互作用在煤与瓦斯突出过程中的作用,得出煤与瓦斯突出的机理。     

煤与瓦斯突出微观机理研究

构建了煤表面与CH₄的吸附模型,采用量子化学密度泛函（DFT）理论计算方法,在B3LYP/6-311G计算水平上,对构建的煤与CH₄分子吸附伴生体系结构进行优化,得到了吸附平衡态的几何构型,计算了吸附能和振动频率,从而得出煤与瓦斯突出微观机理：在矿井生产中,由地震、开采等引起采掘工作面围岩应力变化导致煤岩体破裂,煤岩体破裂产生频率范围宽广的电磁波.由量子化学密度泛函理论（DFT）计算得到煤与瓦斯的吸附为物理吸附,吸附能为1.16 kJ/mol.煤与CH₄吸附形成的伴生分子体系以量子化形式吸收宽频电磁波,导致该体系由基态变为激发态,使得瓦斯由吸附态脱附变为游离态,形成大量的游离态瓦斯,在弱面发生煤与瓦斯突出.     

煤与瓦斯突出机理研究现状

该文简要回顾了煤与瓦斯突出历史,分析了煤与瓦斯突出的动力现象及特征、我国煤矿生产过程中煤与瓦斯突出的特点;阐明了国内外学者对煤与瓦斯突出研究而提出的各种假说。     

煤与瓦斯突出流体动力学机理研究

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的重大灾害,近年来随着对深部煤炭资源需求增加,煤和瓦斯突出次数和强度也日趋严重。运用流体动力学基本原理探讨突出过程中瓦斯气体压强和流速变化,研究表明游离态瓦斯气体在煤岩体内高速流动时产生的压强波可在煤层裂隙网中不断积累传播。而煤层中压强波的出现不仅能够改变裂隙中瓦斯气体流速和压力并扩展煤层裂隙,使含瓦斯煤岩体孔隙结构破坏,最终导致煤与瓦斯突出灾害发生。     

煤与瓦斯突出机理及主要影响因素研究现状

煤与瓦斯突出是煤矿灾害的典型类型之一,是一种复杂的动力现象,其后果是破坏性、灾难性的。为进一步系统了解煤与瓦斯突出机理及其当前的研究现状,给后续学者研究煤与瓦斯突出及其防治技术提供参考,通过查阅国内外大量文献,总结了煤与瓦斯突出机理及主要影响因素方面的研究成果。阐述了突出机理的3种主要假说,概括了煤与瓦斯突出的发生、发展过程;统计了针对突出机理的研究手段及各类方法占比,并分析了研究方法差异化、多样化的原因,提出了更为科学、合理的研究手段。概括了煤与瓦斯突出影响因素的主要类型,并构造了影响因素结构示意图;总结了学者们对影响因素研究的侧重点,分析了各影响因素对突出强度的影响。指出了当前研究的不足之处,并对今后在煤与瓦斯突出方面的研究提出了建议。     

可燃冰和煤与瓦斯突出的关系——兼论煤与瓦斯突出机理

通过对可燃冰的特性及其生成和保存条件的分析研究,提出了在一些煤层的部分区域可能存在着可燃冰的观点,并据此解释了突出煤层自行揭开突出瓦斯量远远超出煤层含量、二次突出等目前突出机理不能圆满解释的现象;相应提出了完善瓦斯突出机理,改进突出预测预报方法和防突措施的建议。     

向斜构造煤与瓦斯突出机理探讨

为了确定向斜构造煤与瓦斯突出机理,从应力、煤体结构特征和瓦斯压力及含量等方面对向斜构造进行了分析.利用弹性梁的应力、应变理论,分析了煤层与围岩组成的软硬互层系统的层间滑动特征和应力-应变特征、煤体宏观与微观结构特征、瓦斯压力与瓦斯含量分布特征.研究表明,向斜构造的两翼与轴部中性层以上为高压区,中性层以下为相对低压区,距离向斜轴部越近,主应力及其梯度越大.向斜构造形成过程中的层间滑动造成煤体原生结构遭到破坏,煤体强度降低,煤层增厚.向斜构造部位瓦斯生成量亦相对较高,同时中性层以上煤(岩)体中的裂隙和孔隙被压密、压实而闭合,阻止了下部瓦斯的向上逸散,中性层以下的张性作用下的断裂或折裂面、煤体中的割理、节理等降低了解吸压力,形成良好的瓦斯聚集空间,也有助于煤层中吸附瓦斯的解吸,使得向斜轴部瓦斯含量较高.向斜构造同时具备的高地应力、高瓦斯压力(含量)和构造煤发育等3个因素是其发生煤与瓦斯突出的主要原因.     

煤与瓦斯突出冲击波的形成机理

根据煤与瓦斯突出过程中煤－瓦斯两相流运动参数的研究成果,对不同流动状态下冲击波的形成机理进行了分析。当孔洞中喷出的煤－瓦斯两相流未超过临界状态或处于低度未完全膨胀状态时,流体在巷道空间完全膨胀后的速度较低,产生的冲击波超压值较小;当高度或超高度未完全膨胀流体在巷道空间中膨胀时,如果巷道空间足够大,则流体将进行“爆炸式”加速过程并可能产生强冲击波;而如果巷道空间受限时,最终形成的冲击波的超压值较小,但两相流的动压和膨胀过程中的气体静压可能会严重破坏矿井生产设备或设施。     

煤与瓦斯突出机理和防治研究

近几年来,随着煤矿矿井开采深度、强度的增大,矿井瓦斯涌出量,瓦斯突出危险性增加,瓦斯涌出呈不规律性,给煤矿安全生产带来很大的威胁。本文首先从煤与瓦斯突出的机理谈起,重点论述煤与瓦斯突出的防治,为煤矿的安全生产提供重要的理论支持。     

煤与瓦斯突出粘滑机理研究

根据煤与瓦斯突出的地质力学模型,设计了煤与瓦斯突出过程摩擦滑动模拟实验系统,对地应力、瓦斯、煤体结构等因素的作用机理进行模拟研究,发现在煤与瓦斯突出过程中存在粘滑失稳现象,其特征受多种因素影响;提出了煤与瓦斯突出的粘滑失稳机理;对煤与瓦斯突出中的振动波动、延期突出及突出间歇等现象进行了新的理论解释,指出煤与瓦斯突出粘滑失稳伴生的AE等物理现象对瓦斯突出非接触式连续预报有重要理论意义。     

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨

在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿“10·20”特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。     

煤与瓦斯突出的原因和机理

在大多数关于煤与瓦斯突出本质和机理的文章中都指出,机械能在突出中起主要作用。为了解释发生突出的原因,学者们提出了一些假说。这些假说基本上分成三种。其中,每一种假说对什么因素在激发突出中起积极作用,看法上都各有特点。 矿井发生突出是由于岩层压力、包含在煤体中的瓦斯和煤层的物理机械性质相互作用的结果。矿山压力是激发突出的第一能源,岩层的透气性和瓦斯压力分布以及煤的疏松程度都取决于它。 仅仅矿山压力的作用就足以引起突出发生,当包含在煤体中的瓦斯从煤体中涌出时,应该具有很高的速度,起码的压力(约30～50MPa)。此外,还必须进行吸附瓦斯和游离瓦斯之间的质量交换。煤的结构决定煤的强度、瓦斯涌出速度和瓦斯含量。 因此,矿山压力是引起突出的基本因素,而瓦斯是实现突出的基本因素。煤层结构给释放矿山压力和瓦斯的势能提供了便利条件。 只有游离瓦斯参与突出。要形成突出危险局势,必须有大量处(?)高压状态的游离瓦斯。为了准确地     

对煤与瓦斯突出机理的探讨

作者把工作面前方煤体分成突出阻碍区、突出控制区、突出积蓄区及突出补给区,在此基础上给出了突出力学模型、并对突出一些现象作了解释和分析。