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。     

深孔控制卸压爆破及其防突作用机理的实验研究

本文应用相似理论，爆破力学，岩体力学等知识，探讨了深孔控制卸压爆破及其防突作用机理，并进行了实验室的模拟试验：得出了爆破后煤体周围应力分布状态及其孔洞分布形式，研究工作表明：深孔控制卸压爆破能够防止煤和瓦斯突出的主要原因在于采取措施后能够形成较大范围的卸压区，卸压区的形成是防突措施有效性的必要条件。     

掘进煤巷应力仿真和延时煤与瓦斯突出机理研究

掘进煤巷工作面应力“三带”分布对延时突出起着关键作用．采用岩石破裂过程RFPA^2D分析软件数字仿真了煤巷掘进工作面应力状态及“三带”分布范围，分析了渗透力对瓦斯突出的作用．结果表明：充分卸压带为2m，部分卸压带为2～6m，集中应力带为6～18m．由于掘进工作面煤层应变软化，卸压带宽度随时间延长而展宽；当煤体水平承载能力小于水平载荷时，煤体脱离，在重力作用下冒落、掉渣．此时水平载荷转移到深部煤体，使处于临界状态的深部煤层破坏．这是一个正反馈的加速过程，最后水平载荷形成应力破坏波，造成煤体的快速拉裂破坏，形成煤与瓦斯突出．     

三维有限应变分析在阳泉矿区煤和瓦斯突出地质灾害中应用研究

本文运用三维有限应变分析方法，对阳泉矿区产生煤和瓦斯突出的３号煤层镜煤反射率进行了定向测定和三维有限应变计算，结合煤矿井下三条千米长煤巷的地质编录验证，探讨了作为预测煤和瓦斯突出危险性重要指标的构造煤的形成时期构造应力作用方式及空间分布规律，以期为更为合理地区域性预测煤和瓦斯突出的危险性探索一种可行的方法。     

利民煤矿煤与瓦斯突出的地质构造条件研究

在对湖南利民煤矿煤与瓦斯弱突出区域、强突出区域和未突出区域的地质构造特征作详细分析后,发现煤层顶底板断-褶构造发育不协调、边界条件不一样,引起Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各区的应力分布不均匀,构造复杂程度具一定的差异性;同时探讨了构造应力场和煤与瓦斯突出的关系,认为构造应力决定着突出强度的大小,进而控制煤与瓦斯突出的区域、密度、强度的差异性.所得结论为矿区煤与瓦斯突出预测防治提供了理论依据.     

利民煤矿煤与瓦斯突出的地质构造条件研究

在对湖南利民煤矿煤与瓦斯弱突出区域、强突出区域和未突出区域的地质构造特征作详细分析后 ,发现煤层顶底板断 褶构造发育不协调、边界条件不一样 ,引起Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各区的应力分布不均匀 ,构造复杂程度具一定的差异性 ;同时探讨了构造应力场和煤与瓦斯突出的关系 ,认为构造应力决定着突出强度的大小 ,进而控制煤与瓦斯突出的区域、密度、强度的差异性 .所得结论为矿区煤与瓦斯突出预测防治提供了理论依据 .     

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．     

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。     

煤与瓦斯突出同的推进过程及力学条件分析

本用数学解析方法解出了石门揭煤条件下工作面前方含瓦斯煤体内的稳态应力场和动态应力场。对突出阵面推进过程中任一煤体质点所经历的不同阶段内起主要作用的因素进行了研究，结合煤样的破裂特性用断裂力学的方法分析了突出的发生与发展过程，提出了煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说并给出了突出发生的力学条件。并在突出模拟试验中进行了初步的验证。     

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。     

上山掘进时卸压区应力及防突长度分析

在急倾斜煤层矿井中，上山掘进时突出频繁发生，因此，找出可以防止突出的卸压区长度及其应力分布有着重要的意义．本首先对掘进头前方煤体进行了一定的假设，进而从力学的角度分析掘进头前方煤体的应力分布状况，并得出了一个方程组．采用它可以计算防止突出的卸压区长度．最后，应用Mathcad计算出了4种条件下防止突出的卸压区长度以及当y=z=0时卸压区的正应力表达式，并用Matlab绘画出来该条件下的应力分布图．理论分析结果与实际情况基本一致，因此，它们可以用来指导现场的防突工作．     

祁东矿煤与瓦斯突出动力成因分析

针对祁东矿多发生小型突出且地点多在构造应力区的现状,采用划分地质单元方法评价其煤与瓦斯突出危险性。结果表明:4个地质单元瓦斯赋存条件和主控因素不同,25次突出集中发生的第Ⅱ单元,主控因素为地应力;测试了原岩地应力场特征,发生多次突出的中央回风下山巷道走向为近SN向,与最大主应力方向夹角大,掘进过程中煤体承受应力较大,构造煤发育;对比同一埋深其它已揭露煤层区域,在瓦斯含量相差不大的情况下,动力现象差异很大;这些都证实瓦斯不是突出的主要动力来源,突出主要动力来源为构造应力,这也决定了不会发生大型煤与瓦斯突出,对瓦斯预测和防治有重要指导意义。     

应力,瓦斯压力在煤和瓦斯突出发生中作用的数值试验研究

本文在煤和瓦斯突出固流耦合失稳理论数学模型基础上，利用固流耦合有限元程序，采用数值模拟试验的方法，分析了应力、瓦斯压力对突出发生情况的影响。数值模拟的结果将为防治突出提供数值依据。     

煤力学特征的对比试验分析及其在煤与瓦斯突出研究中的应用

运用一种新的构造煤采样与加工方法，通过大量的试验测定，对比分析了原生结构煤和构造煤的力学特征；定量讨论了主要力学参数间的相关关系，给出了描述煤体破坏状态的颁上函数式，并且模拟构成煤与瓦斯突出４个主要能量体之间的相互作用，建立了简化力学模型；从理论上证明了构造煤厚度是煤与瓦斯突出的一个启动因素，讨论了计算其临界值的可能性。     

封闭型地质构造诱发煤与瓦斯突出的力学特性模拟试验

运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验装置,模拟研究了石门揭露前方封闭型地质构造破坏区过程中围岩应力和瓦斯压力的分布及变化规律.结果表明:受构造应力影响,封闭型地质构造破坏区围岩初始应力较高,为正常区域初始应力的1.5～1.7倍;石门巷道推进过程中,封闭型地质构造破坏区围岩应力进一步增加,可达正常区域煤岩初始应力的2倍以上;封闭型地质构造破坏区临揭露前,仍然保持着较高的围岩应力和瓦斯压力,形成异常高的应力梯度和瓦斯压力梯度,为煤与瓦斯突出的发生提供了有利条件.     

以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出简化力学模型

从能量的角度分析计算了煤与瓦斯突出中作用于煤体的动力和煤体本身的阻力，建立了以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出简化力学模型，定量讨论了煤与瓦斯突出的力学过程，并给出了其构造煤临界厚度判据     

“三软”矿区采掘工作面煤与瓦斯延期突出机理

针对我国"三软"矿区含瓦斯软煤严重的蠕变失稳问题,串联一个非线性黏塑性体与四元件线性黏弹性伯格体模型,建立含瓦斯软煤非线性黏弹塑性流变模型,并据此推导了煤壁蠕变失稳时间公式.针对采区工作面前方的矿压时空演化特征,建立了地应力和瓦斯压力随时间变化的函数M(t);通过煤与瓦斯突出判断条件,探讨了卸压区的形成对煤与瓦斯延期突出的影响.结果表明:"三软"矿区延期突出的滞后时间为第1阶段卸压带形成时间与第2阶段应力集中带软煤蠕变失稳时间之和.     

煤与瓦斯突出过程中地应力作用机理研究

为了进一步探究地应力在不同工况下对突出发生的参与控制机理,本文开展了变应力因素下的诱突实验研究,并基于含瓦斯煤流-固耦合数学模型对受载含瓦斯煤体卸压后的应力分布与演化规律进行了数值模拟研究.研究结果表明:内部应力状态的分布及演化行为受到瓦斯流场状态、地应力以及卸压情况等因素的共同控制;吸附瓦斯压力与卸压口径的增大都会对...     

煤岩固—气耦合的流变力学分析

为分析煤与瓦斯延迟突出机理,讨论了煤层瓦斯流动特性,认为游离瓦斯和吸附瓦斯、突出空洞内的瓦斯和突出空洞附近煤体中的瓦斯均在煤与瓦斯突出过程中起重要作用,因而提出原煤吸附瓦斯贡献系数k并建立了煤层瓦斯流动的质量守恒方程;基于煤岩流变力学实验,提出了讨论煤岩流变力学性质的广义弹粘塑性组合模型。最后,建立了可以用来研究煤与瓦斯延迟突出机理的含瓦斯煤固－气耦合分析的数学模型。     

煤和瓦斯突出与太阳黑子活动的关系

本文在对鱼田堡煤矿和白皎煤矿历年突出资料进行统计和处理的基础上，研究了煤和瓦斯突出与太阳黑子活动的关系。发现煤和瓦斯突出年分布具有周期性，燕与太阳黑子活动周期有关；讨论了太阳黑子活动影响煤和瓦斯突出的机理；最后就如何利用太阳黑子活动周期预防煤和瓦斯突出了方法和建议。