含瓦斯煤的突出模拟试验

根据煤与瓦斯突出综合作用假说和相似理论,提出了模型煤样突出和现场煤层突出的相似条件,研究了地应力、瓦斯压力和煤体物理力学性质对煤层突出破坏的发生、发展过程及其强度的影响,分析了模型煤样突出和现场煤层突出破坏的相似性,建立了煤层发生突出破坏的无量纲参数准则,为现场煤层突出危险性预测提供了新的方法和指标。     

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。     

煤与瓦斯突出模拟试验

本文阐述了选用突出煤层的煤样,在不加任何添加剂条件下压结成型做为代替揭开石门煤与瓦斯突出的试验情况。当成型压力≥30MPa 时,其抗压强度为0.31MPa,这相当于突出严重的Ⅳ,Ⅴ类破坏煤层。这种模拟试验比日本用松香、CO_2结晶冰等无吸附瓦斯能力的材料做实验更接近实际。试验表明:突出最小瓦斯压力随煤的强度增大而增大;瓦斯压力越大,突出强度也越大。     

煤与瓦斯突出物理模拟相似准则建立与分析

相似准则是物理模拟的理论依据,是研发相似材料确定试验条件的基本前提。煤与瓦斯突出物理模拟相似准则是制约模拟试验发展的瓶颈。针对描述煤与瓦斯突出全过程的力学模型尚未建立的现状,尝试采用描述突出孕育阶段的气固耦合模型进行相似准则推导。基于气固耦合方程,采用相似变换法推导了相似准数。该组相似准数可保证煤岩变形破坏规律相似,却难以发生突出现象。提出了采用能量模型推导煤与瓦斯突出相似准则的思路。改进了前人的能量方程,经过相似变换导出了新的相似准数。该组相似准数可保证试验模型与原型能量集聚、转移和释放规律相似。结合两组相似准数,在保证能量模型相似的基础上,考虑煤岩变形破坏规律相似,确定了煤与瓦斯突出物理模拟相似准则。与前人的物理模拟试验结果进行对照,验证了相似准则的合理性。     

煤与瓦斯突出机理探讨及其预报方法

煤与瓦斯突出是严重的矿井地质灾害,受到瓦斯、地应力、煤体强度、温度等众多因素的影响,问题的特殊性和复杂性导致煤与瓦斯突出成为摆在人类面前的科研难题。为了防止煤与瓦斯突出的发生,国内外研究者们对其机理做了大量探索,提出了多种假说。着重探讨了受认可程度最高的3种假说及其各自适用的局限性,提出存在的问题,并总结目前应用较为有效的突出预报方法。     

含瓦斯"试样”突出现象的RFPA2D数值模拟

运用新近开发的岩石破坏过程分析ＲＦＰＡ＾２Ｄ（Ｒｏｃｋ Ｆａｉｌｕｒｅ ＰｒｏｃｅｓｓＡｎａｌｙｓｉｓ）系统,以含瓦斯煤岩的破坏过程分析为例,通过对含瓦斯煤岩突出孕育机制及其声发射的数值模拟,说明了数值模拟方法给含瓦斯煤岩空出机制及其预测理论的发展所带来的新契机,数值模拟再现了含瓦斯煤岩突出的发生、发展过程,模拟结果表明,复杂的瓦斯煤岩断裂,突出现象可能是一些简单机理的演化结果。     

煤和瓦斯突出机理的流变假说

<正> 一、前言煤和瓦斯突出是煤矿中一种特殊的动力现象,虽然目前对突出的机理还存在许多不同的观点,但仍以1958年苏联霍朵特博士所提出的综合假说最为广大学者所赞同。综合假说指出,煤和瓦斯突出是一种力学现象,是地应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质综合作用的结果。但是,霍朵特提出的突出数学模型是在弹性力学基础上建立的,它能够表明含瓦斯煤体在地应力作用下的破坏和抛出条件,但未能反映出突出的时间过程。实践表明,突出的发     

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。     

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。     

揭煤突出模拟试验的相似条件研究

为解决石门揭煤突出危险性预测指标现场检验的困难,在对相似理论进行研究的基础上,针对突出发生的力学条件,采用因次分析的方法,对实验室进行突出模拟试验与现场相似的条件进行了分析。据此设计了实验室的突出模拟试验装置。通过在该装置上施加与现场相近的地应力、瓦斯压力进行了突出模拟试验,并在相同条件下对各石门揭煤突出危险性预测指标进行了测定,研究了使用各指标进行预测的准确性。为石门及井筒揭煤突出危险性预测指标的实验室检验创造了条件。     

含水率对煤与瓦斯突出强度影响的试验研究

为了获得含水率对煤与瓦斯突出强度的影响规律,利用自主研发的大型煤岩瓦斯动力灾害模拟试验系统,在恒定瓦斯压力、轴向应力及煤样成型压力等条件下,进行了不同含水率煤体的煤与瓦斯突出模拟试验;同时提出了包含突出煤量和最远突出距离二元信息的数学方程,用于表示煤与瓦斯突出的相对突出强度。试验结果表明:自主研发的大型煤岩瓦斯动力灾害模拟试验系统的试验结果和现场煤与瓦斯突出实际状况相吻合;在轴压8 MPa、瓦斯压力0.8 MPa试验条件下,得出了含水率和相对突出强度呈二次曲线关系;煤体的含水率愈大,则相对突出强度愈小,发生煤与瓦斯突出的可能性也越小。     

煤与瓦斯突出气球模型理论探讨

在分析国内外煤与瓦斯突出理论研究的基础上,研究了目前煤与瓦斯突出研究存在的问题,提出了用气球模型模拟煤与瓦斯突出,发现其预防的关键是如何准确确定临界状态的产生时间,即何时气球的内的气体压力与煤岩硬度达到一种相对稳定的临界状态。     

煤与瓦斯突出模拟试验系统的设计

煤与瓦斯突出的主要驱动因素包括瓦斯压力和地应力。为对瓦斯压力与地应力的控制效应进行研究,设计了煤与瓦斯突出模拟试验系统,包括单瓦斯压力试验机和瓦斯压力、地应力综合试验机。该试验系统可对煤样施加2MPa的瓦斯压力和40MPa的地应力,与已有的煤与瓦斯突出模拟试验系统相比,其技术特点是可控性强、加载能力高,采用数据记录和图像记录同步的方法,实验结果更准确。     

微震响应煤与瓦斯突出模拟试验

利用大型煤与瓦斯突出模拟试验系统,研制密封效果好、流变性能强的突出口材料及其制作工艺,模拟垂直和水平应力综合作用下自动触发煤与瓦斯突出的试验过程,利用高灵敏性的微震监测系统全程响应煤与瓦斯突出4个阶段,监测不同阶段突出腔体内的瓦斯压力,素描出突出孔洞大小和形状。微震响应信号分析频率0~2 000 Hz,优选小波基函数,确定小波包最大分解层数,采用小波包分解分析模拟突出孕育、激发、发生和残余4个阶段微震信号时频特征;孕育阶段为高频信号,激发阶段信号频带范围逐渐加宽直至出现低频信号,突出阶段全频带响应,残余阶段信号由相对较低频带逐渐向高频过渡。研究成果为微震预警煤与瓦斯突出提供基础试验依据。     

煤与瓦斯突出综合预警系统在严重突出矿井的建设

为了提升煤与瓦斯突出矿井防突水平和抗灾能力,以事故预警理论为指导,从瓦斯灾害防治实验室和预警平台2方面为示范矿井建设了煤与瓦斯综合预警系统。通过预警系统建设,形成了适合矿井实际特征的煤与瓦斯突出综合预警指标体系和规则库模型,从煤层及瓦斯赋存特征分析、采掘空间安全情况分析、钻孔施工效果分析、日常预测指标发展趋势、瓦斯涌出特征实时跟踪、超掘(采)动态监控等方面实现了煤与瓦斯突出灾害的在线监测、超前预警和过程化控制。现场应用表明,预警系统具有较高准确性,能捕捉分析矿井瓦斯突出灾害的潜在隐患和预兆,能为矿井防突提供决策依据和技术保障,并促进矿井的精细化、规范化管理和信息化交流。     

煤与瓦斯突出机理及其发生条件评述

煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产，制约煤炭工业发展的世界性难题，作针对这一问题，在总结分析了国内外关于煤和瓦斯突出机理及突出发生条件和影响因素的基础上，从预防灾害的角度出发，指出发目前研究中还存在的问题及进一步研究的方向。     

基于数字图像重构的含瓦斯煤失稳模拟研究

为研究瓦斯压力下煤变形破坏过程及塑性区扩展规律,降低煤与瓦斯突出灾害风险,确保煤矿安全生产。通过基于数字图像重构技术,采用FLAC^3D有限差分软件,对无侧限压缩下煤样失稳破坏过程进行数值模拟,分析了瓦斯压力对煤峰值强度和破坏形态的影响。研究结果表明：无瓦斯煤样以剪切破坏为主,存在一个贯穿整个模型的主剪切破坏面;煤的失稳破坏是外部荷载及内部瓦斯压力共同作用的结果,含瓦斯煤样存在2种破坏形式,即在剪切破坏的基础上增加了拉伸破坏;含瓦斯煤样的峰值强度和峰值点应变随瓦斯压力的增大而减小,呈线性关系。结合数字图像重构技术与有限元程序,可建立反映煤真实结构的数值模型,为研究煤岩的非均质性对其力学特性的影响提供了一种有效手段。