含瓦斯煤体爆破探析

针对煤体内大量裂隙并含有瓦斯特点、运用断裂力学、损伤力学理论对含瓦斯煤体爆破机理进行探讨，并提出用渗透率的变化来考虑瓦斯压力变化。     

含瓦斯煤体爆破损伤模型研究

含瓦斯煤体是一种复杂的力学介质,瓦斯气体的存在使煤体的物理力学性质发生改变,对煤体的爆破作用具有积极作用。爆破作用下煤体将发生变形并改变瓦斯气体的赋存状态,这都引起煤体的孔隙率发生相应的改变。在Taylor方法的基础上,利用孔隙率定义含瓦斯煤体爆破损伤变量并确定其损伤演化方程,利用有效应力原理建立了含瓦斯煤体动态本构方程和爆破损伤模型。     

含瓦斯煤体爆破裂隙发展规律的探讨

本文在现有岩石爆破机理基础上,根据含瓦斯煤体爆破特点,利用断裂力学方法对含瓦斯煤体爆破裂隙发展规律及范围进行了分析探讨,得出了含瓦斯煤体存在次生裂隙区,从而增大了裂隙区范围的结论。并通过模型试验进行验证,试验结果与理论分析相吻合。     

含瓦斯煤体爆破作用机理数值模拟研究

为进一步研究含瓦斯煤体爆破作用机理,利用断裂损伤力学理论分析了爆破裂纹尖端的复合应力状态,利用DYNA软件建立了煤体耦合装药结构模型和含瓦斯压力模型进行计算,结果表明:煤体中爆炸应力波按指数规律衰减,衰减系数α=(3-μ)/(1-μ);瓦斯压力的存在增大裂隙尖端的应力和应力强度因子K1,延长应力波作用时间,有利于爆破裂...     

含瓦斯煤体加载破坏声-电前兆信息试验研究

针对含瓦斯煤体加载破坏前兆信息难以识别、提取的研究现状,自行研制了含瓦斯煤体加载声-电监测装置,对含瓦斯煤体加载全过程进行实时监测以获取声-电前兆信息。试验结果表明：声-电监测系统能够捕捉到含瓦斯煤体产生的电荷与声发射信号,加载过程中部分电荷信号先于声发射信号变化,声-电信号的产生与煤体内部裂纹扩展相关;煤体内部自由电荷与声发射信号的产生具有本质上的区别,前者是在压电效应、摩擦作用、微破裂新生表面电荷分离以及瓦斯运移携带电荷等综合叠加作用下产生,而后者是煤体内部裂纹扩展以脉冲波形式释放应变能的过程;通过划分含瓦斯煤体加载破坏声-电前兆信息异常区域,确定了声-电监测技术应用于矿山动力灾害预警的可行性。     

瓦斯吸附作用下煤体爆破裂隙扩展规律研究

为了探究不同瓦斯压力作用下煤体爆破裂隙扩展规律,基于含瓦斯煤体力学性质异于普通煤体的研究成果,利用LS-DYNA有限元软件,在普通煤体物理力学参数的基础上进行强度修正以确定含瓦斯煤体力学参数,对不同瓦斯压力作用下的煤体爆破裂隙扩展进行模拟,并对应力场在普通及含瓦斯煤中传播、衰减规律进行分析。结果表明:煤体粉碎区、裂隙区半径随瓦斯压力增大而增大,裂隙分布更加密集;在爆破近区,含瓦斯煤体单元峰值压力随瓦斯压力增大略微降低,在爆破中远区,单元峰值压力升高,且含瓦斯煤体中应力场衰减速度低于普通煤体,应力作用时间增长,促使煤体破碎。     

含瓦斯冲击倾向性煤体加载破坏电荷感应规律

为探究含瓦斯冲击倾向性煤体加载破坏过程电荷感应规律及机理,应用自主研制的煤岩电荷监测系统,开展了含瓦斯冲击倾向性煤体加载破坏全过程电荷监测试验。试验结果表明:无瓦斯作用下随着煤的冲击倾向性降低,煤体电荷信号峰值降低,累积电荷事件数减少,单位时间电荷事件数降低,电荷信号向煤体峰值强度后转移;瓦斯作用下,随着瓦斯压力升高,煤的冲击倾向性降低,煤体电荷信号峰值降低,累积电荷事件数和单位时间电荷事件数与瓦斯压力无明显线性关系。研究发现瓦斯作用下冲击倾向性煤体电荷信号呈现"矩形波"特征,信号主频在200 Hz以下,随着瓦斯压力升高,主频信号分量幅值逐渐降低。从煤体内部微裂纹滑移分离和瓦斯运移携带颗粒运动产生自由电荷角度,提出了含瓦斯冲击倾向煤体破坏自由电荷产生机理,一方面,煤体裂纹面附近界面势能超过煤岩界面标准接触界面势垒,导致不同属性带电粒子向不同方向移动,解释了应力突变造成裂纹加速扩展导致电荷信号呈现脉冲簇现象;另一方面,煤岩内部孔隙贯通,瓦斯气体因压力差而流动,Stern-Gouy双电层结构产生流动电荷,流动电荷对煤岩破坏电荷信号贡献附加量,解释了含瓦斯冲击倾向性煤体电荷信号似"矩形波"特...     

煤体爆破损伤规律模拟试验研究

为进一步研究煤体爆破作用机理,提高瓦斯抽放效果,从理论上将煤体爆破损伤断裂分为爆炸波作用的初始阶段和爆生气体与瓦斯气体作用的后期阶段,并确定了两个阶段的断裂损伤准则.根据相似理论设计了煤体爆破损伤规律模拟试验,测试了试块超声波波速(计算损伤参量)和爆炸应变波,试验结果表明,模拟煤体爆破损伤是爆炸冲击波、爆炸应力波、爆生...     

裂纹闭合对高压空气爆破冲击煤体瓦斯抽采效果影响

鉴于高压空气爆破冲击煤体过程中裂纹闭合对瓦斯抽采效果的影响,基于能量和弹性理论,对裂纹闭合的长度进行分析计算,得到了闭合区域位置在距离爆破孔3.8 m。通过在丁集煤矿进行井下现场试验,结果表明:裂纹的闭合对该区域的瓦斯抽采影响表现为闭合区域瓦斯的涌出量增幅变小;在距离爆破孔1.0~4.0 m的区域内,随着距离爆破孔距离的增加观测孔瓦斯的涌出量增幅先增大后减小;在距离爆破孔1.8~2.5 m的区域内,瓦斯涌出量增幅最大;在距离爆破孔4.0 m区域,瓦斯涌出量增幅最小,接近裂纹闭合区域。理论计算和现场试验具有良好的一致性。     

高瓦斯低透气性煤层瓦斯赋存规律实验研究

以卧龙湖煤矿8煤层为研究对象,采用井下瓦斯压力、瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标测定、实验室工业分析、吸附常数、瓦斯放散初速度、初始瓦斯解吸量测定和扫描电镜观测等方法,研究了卧龙湖煤矿8煤层的瓦斯赋存规律,并对8煤层的煤与瓦斯突出危险性进行了分析。     

谢桥矿采空区瓦斯流动规律的研究

介绍了CFD模拟方法的基本思路,利用建立的CFD模型对谢桥矿1242(1),13118工作面采空区瓦斯流动规律进行模拟,模拟的结果与现场实测结果相吻合,说明采用CFD模型模拟采空区瓦斯流动规律是可行的,所建立的CFD模型是正确的。     

采空区气体弥散规律的试验研究及数值分析

采用现场释放示踪气体的方式对采空区内气体流动的规律进行了研究,介绍了采空区气体示踪试验的过程,建立了不同取样点的气体浓度衰减数学模型并对取样数据进行了拟合分析。该技术对治理采空区瓦斯、保障煤矿安全生产具有重要的理论和实践意义。     

田陈煤矿瓦斯赋存规律及预测研究#br#

田陈煤矿位于山东省滕州市南部,张汪镇、鲍沟镇和微山县欢城镇范围内,主采3上和3下煤层,2015年核定生产能力为150万t/a。通过对该矿3下煤层进行取样分析,测定了吸附系数、煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤的瓦斯放散初速度,煤的坚固性系数等参数,经过鉴定,矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量均小于5 m3/min,该矿确定为低瓦斯矿井。在上述分析的基础上,对该矿瓦斯赋存规律进行了分析,并对瓦斯及二氧化碳涌出量进行了预测。研究表明：①瓦斯赋存受到了断层、褶皱构造、顶板岩性、上覆基岩厚度、水文地质条件、岩浆岩等因素影响;②该矿瓦斯涌出量主要影响因素为开采规模及采空区管理因素;③开采3下煤层埋深850 m时绝对瓦斯涌出量约1.05 m3/min,开采过程中应加强煤层瓦斯含量监测,确保安全生产。     

东曲煤矿煤层瓦斯参数测定及赋存规律研究

东曲煤矿对吸附常数、瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的坚固系数等煤层瓦斯参数进行了测试,测试结果表明该矿井瓦斯含量较大;并根据瓦斯含量得出东曲煤矿2~#、4~#、8~#、9~#四个煤层的瓦斯赋存规律,随着埋深的不断增加,瓦斯含量逐渐增加。     

邻近层卸压瓦斯越流规律的研究

对邻近层卸压瓦斯越流规律进行了研究,运用达西定律(DarcyLaw)、瓦斯含量方程、理想气体状态方程以及气体流动的连续性方程,建立了邻近层卸压瓦斯越流的动力学模型,并通过对模型的求解,分析了瓦斯越流规律。     

五虎山煤矿瓦斯赋存规律的研究

为了准确掌握五虎山煤矿瓦斯赋存规律,分析了影响瓦斯含量的地质因素,将测得的瓦斯含量值与对应的标高列入图表进行分析研究,绘出9#,10#,12#煤层的瓦斯含量与标高之间的关系曲线,经回归分析确定煤层赋存深度与瓦斯含量的关系。