三轴压缩下含瓦斯煤体电阻率响应的实验研究

目的 受载含瓦斯煤体变形破裂过程中电阻率的变化规律是电阻率法预测预报煤与瓦斯突出发生的理论基础。因此,研究三轴压缩条件下含瓦斯煤体破裂过程中电阻率的变化规律十分必要。方法 自主研发一套测试低频条件下受载含瓦斯煤体变形破坏过程中电阻率的实验系统,测试三轴压缩条件下含瓦斯煤体电阻率的变化规律,对实验结果进行分析和解释。结果 结果表明：（1）受载含瓦斯煤体的电阻率变化与所受应力存在显著的对应关系,型煤的电阻率变化规律与应力的对应关系要优于原煤的,对应力降低比较敏感;（2）受载型煤的电阻率变化规律为先上升后下降型和下降型,受载原煤的电阻率变化规律仅有下降型;（3）从原煤和型煤的物理力学以及受载过程中的变形破坏类型、受载含瓦斯煤体变形破坏过程中的煤体结构变化情况、煤的孔隙结构以及导电类型3方面分析解释受载含瓦斯煤体的电阻率变化情况;（4）对受载含瓦斯型煤电阻率变化曲线出现的2种类型进行科学合理的解释。结论 研究成果可为电阻率法预测预报煤与瓦斯突出的发生提供技术支撑。     

煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪

根据煤与瓦斯突出机理和突出预测与防治原理,论述了煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪的硬件组成和关键电路的设计,并完成了软件设计。通过井下实验证实了该监测仪可实现与煤体无触监测,且信息接收、舆较为可靠,为煤与瓦斯突出的分析和预报提供了正确的原始数据资料。     

水力卸压防止承压散体煤和瓦斯突出机理

从散体煤和瓦斯失控突出条件出发，分析了超前水力卸压防止散体煤和瓦斯突出作用原理，并通过检测水力卸压前后瓦斯涌出量变化、利用电磁辐射技术检测煤体破裂变形以及相关实际资料验证了该机理的正确性。结果表明，实施水力卸压防突措施时电磁辐射强度及脉冲数增大，有利于防止突出，其防突作用原理有3条：1）煤体增裂预释放瓦斯，增加切向应力和散体摩擦阻力，2）增加煤体位移，预降低高压侧径向有效地应力，减少散体突变运动径向应力差，3）注水湿润使散体间及相邻蝶岩体黏结，增大了散体摩擦阻力系数．     

掘进工作面前方电磁辐射分布规律研究

为了研究煤矿掘进工作面前方煤体内不同深度的煤岩电磁辐射分布规律，利用KBD5电磁辐射监测仪对工作面前方煤体电磁辐射进行了现场测试，基于煤岩电磁辐射力电耦合规律，对煤岩变形破裂过程与电磁辐射强度的相关性进行了理论分析．结果表明：电磁辐射变化与煤体应力状态有较好的对应关系，工作面煤体内部具有多种应力状态和变形破裂状态．文中给出了比较典型的4种电磁辐射分布类型：煤体长期暴露的电磁辐射分布、防突措施后电磁辐射分布、新揭露煤体电磁辐射分布、有构造煤层的电磁辐射分布．     

煤与瓦斯突出模拟试验的研究现状与展望

综述了煤与瓦斯突出模拟试验研究现状,主要从瓦斯压力、地应力和煤体物理力学性质及其综合作用方面分析了其对煤与瓦斯突出的影响以及在这些因素影响下的突出特点、形式和规律。鉴于煤与瓦斯突出的复杂性,目前的研究还存在以下不足:(1)试验过程中用的都是颗粒煤或者是型煤,很难真实反映现场的煤层物理特性;(2)试验载荷的施加方式和大小反映不了现场煤体中真实的三维应力状态;(3)实验室模拟试验中的突出口多数情况是人为打开的,而不是煤体内部达到突出条件后自主打开的。建议使用原煤煤样、加大模拟实验尺度、采用真三轴加载方式、合理设置突出口进一步开展多因素耦合的煤与瓦斯突出模拟试验,对煤层瓦斯突出机理的研究具有重要的现实意义。     

煤与瓦斯延期突出的突变理论研究

突变理论能比较有效地解决光滑系统中可能出现的突变问题。本文利用突变理论对煤与瓦斯延期突出进行了研究，认为延期突出的滞后时间是由地应力、煤体中的瓦斯、煤的物理力学特性及外作用(爆破等)等的共同作用所产生的，并依此提出了延期突出的预测预报方法。     

平顶山十二矿煤与瓦斯突出的地质因素分析

对十二矿影响煤与瓦斯突出的井田地质构造、煤体结构、煤厚及其变化、煤层围岩等地质因素进行了分析。探讨了煤与瓦斯突出与上述地质因素之间的密切关系，为煤与瓦斯突出的预测、预报及其防治提供了依据。     

煤与瓦斯延期突出的突变理论研究

突变理论能比较有效地解决光滑系统中可能出现的突变问题.本文利用突变理论对煤与瓦斯延期突出进行了研究,认为延期突出的滞后时间是由地应力、煤体中的瓦斯、煤的物理力学特性及外作用(爆破等)等的共同作用所产生的,并依此提出了延期突出的预测预报方法.     

瓦斯压力对煤体冲击指标影响的实验研究

基于突出和冲击地压的主要区别——瓦斯参与程度的不同,从实验的角度出发,利用瓦斯气体密封系统,研究了单轴压缩条件下(有效围压为0)瓦斯对煤体冲击指标的影响规律,提出了鉴别非典型动力灾害的实验方法.结果表明:瓦斯的存在,降低了煤体的冲击倾向性,实验所取煤样在瓦斯压力为0时具备弱冲击倾向,而在2MPa时已无冲击倾向性;但随着瓦斯压力的增加,发生煤与瓦斯突出的几率则不断增加.     

安林煤矿煤与瓦斯突出区域危险性分布的探讨

通过分析安林煤矿煤与瓦斯突出特点及瓦斯赋存状况,研究和探讨了地质构造和岩浆岩侵入对煤质和瓦斯赋存的影响,测定了突出预测指标在煤层中的变化及其分布规律,对开采煤层进行了突出危险性区划.     

煤与瓦斯突出的土力学分析

为了探索煤与瓦斯突出机理,根据岩体结构分类方法,把破坏类型为Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ类的煤视为散体结构岩体.借鉴土力学流土失稳理论分析煤与瓦斯突出机制,把临界失稳梯度作为煤体的抗突强度指标.通过对煤体瓦斯压力梯度变化过程的分析,指出低透气性煤比高透气性煤更容易发生高强度突出的原因是由于低透气性煤的"失稳分层"的单位体积煤体具有更高的气体膨胀能.提出隔渗帷幕法和反滤层法2种控突思路.     

煤巷卸压带及其在煤和瓦斯突出危险性预测中的应用

本文应用岩体力学,弹塑性力学等有关知识,探讨了煤巷卸压带对煤和瓦斯突出的作用机理,建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤巷卸压带和地应力,瓦斯压力,煤强度之间的关系式,并分析了煤巷卸压带中煤体稳定性的条件。研究工作表明:煤巷卸压带中的瓦斯压力,煤体透气性值可以作为突出危险性预测指标和防突措施效果检验的敏感指标。最后,利用自行设计的泡沫封孔测压仪对现场进行了突出危险性预测和防突措施效果检验,得到了十分满意的结果。     

两软一硬煤层突出控制因素与发生规律

针对两软一硬煤层特殊的瓦斯地质条件,以云盖山井田一矿二1煤层为例,探寻了两软一硬煤层煤与瓦斯突出的控制因素,分析了掘进工作面掘进期间突出预测指标的分布特征,总结归纳了"两软一硬"煤层煤与瓦斯突出发生规律.研究结果表明,由于地质构造变动,云盖山一矿二1煤层产状变化较大,煤层倾角发生急剧变化的地带,地应力集中;受层间滑动构造的影响,煤层厚度变化较大,具有突然增厚、变薄以至尖灭、挤灭现象;二1煤层构造软煤呈连续层状发育.因此,在煤层薄、厚交接处(煤层急剧变化带),小断层附近,应力集中,瓦斯积聚,煤体破坏严重,易发生突出.此项研究,可为地质条件类似矿井开展瓦斯地质研究和瓦斯灾害防治工作提供方法借鉴和理论指导.     

淮南矿区井田小构造对煤与瓦斯突出的控制作用

井田小构造要素是控制煤与瓦斯突出的主要地质因素,它综合影响其他因素,会造成不同破坏程度的煤体结构.对淮南矿区煤与瓦斯突出点构造资料的统计表明,突出点受构造控制的占近64%,而煤、岩巷中的构造控制突出占近72%,突出点由小断层引起煤层产状及煤体结构强烈揉皱的占100%.淮南矿区煤与瓦斯突出点的构造组合形式分断层构造、断层与褶皱叠加和褶皱构造三类,其中断层组合又分地堑型、阶梯型、断层交汇型、挤压构造型和顺层断层型五种.小构造发育是造成煤与瓦斯突出平面分区性和空间分带性的主要原因,构造煤发育程度是造成煤与瓦斯突出发生的直接原因;必须进一步加强小构造对构造煤发育控制范围的研究,提高煤与瓦斯突出预测预报地质构造指标的可靠性.     

煤岩力电耦合模型及其参数计算

电磁辐射技术已经在矿山煤岩动力灾害预报中得到了应用，根据煤岩强度的统计理论和损伤力学理论，建立了受载煤岩的力电耦合模型，推导得到了该模型中参数的确定方法，并结合实验结果对其中的参数进行了计算．结果表明：煤岩材料的破坏是内部代表性体元微损伤累积的结果，电磁辐射可以反映煤岩体的损伤程度，力电耦合模型能够较好地描述煤岩变形破裂过程的电磁辐射规律，参数的拟合相关系数较大说明该方法合理可行．     

白皎矿煤与瓦斯突出的地质因素研究

通过对白皎矿煤与瓦斯突出资料的综合分析，找出了瓦斯突出与煤层围岩特征、煤层间距变化及断层、褶曲、层滑构造、地表地形特征（悬崖峭壁、山谷沟底）、地应力等的关系，据此编制、完善了矿井瓦斯地质图。瓦斯地质图运用于矿井生产中，有效地遏制了突出加剧的势头，取得了良好的经济效益和安全效益。