煤与瓦斯微元体破坏突出机理

发布时间：2017-11-04 21:05

  本文关键词：煤与瓦斯微元体破坏突出机理

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【摘要】：我国是一个富煤贫油少气的国家,煤炭是我国工业的基础,其能否健康、稳定、持续发展,对于国家的能源安全至关重要。2003年至今的十余年内,煤与瓦斯突出事故共发生1200多次,造成的人员伤亡1000多人。随着我国矿井开采深度的增加,矿井开采条件更加复杂,煤与瓦斯突出危险程度也更加严峻。本文运用电镜扫描、煤体吸附装置等对煤体的基本物理性能进行了实验研究,根据煤体的不均质性,把突出区域的煤体按其力学性质、均质性等的不同划分为若干微小的立方体即煤与瓦斯微元体。运用数值模拟、理论计算等方法,分析煤与瓦斯微元体的初始破坏条件、破坏后对周围产生的应力分布情况、产生的瓦斯对周围煤体的破坏作用及煤与瓦斯突出能量条件的基础上,提出煤与瓦斯微元体破坏突出机理。最后对煤与瓦斯微元体破坏突出机理的要点进行了阐述,并运用该理论对突出现象及防突技术的作用原理进行了解释说明。主要结论如下:(1)成煤的过程中造成了煤体结构、力学性能等方面的差异,该差异表现在全应力应变条件下破坏条件的差异等,结合煤与瓦斯突出的现场显现规律,提出了煤与瓦斯微元体概念,并认为煤与瓦斯突出可以看作众多煤与瓦斯微元体连续破坏的结果。(2)煤与瓦斯微元体的破坏对周围煤体的破坏具有明显的促进和加速作用,主要表现在:煤与瓦斯微元体破坏孔洞周围的应力集中现象、孔洞内瓦斯对煤与瓦斯微元体的持续破坏能力、在纯瓦斯作用下破坏孔洞周围形成塑性区和弹性区等。(3)地应力增加、煤体软分层增厚(即力学性能较差的煤体所占比例增多)、煤层原始瓦斯压力较高、采动应力集中等现象均易造成煤与瓦斯突出的发生,上述现象或规律均可以用煤与瓦斯微元体破坏突出机理来解释。(4)防突措施的原理是从释放集中应力,减少煤与瓦斯微元体破坏范围;增加煤体透气性,破坏煤体储存瓦斯的条件;增加封堵该能量的靠近采空空间煤体长度及其破坏与抛出所需要的能量等方面,使煤体不易达到或达不到煤与瓦斯突出所需要的一个或多个条件,从而达到防突的作用。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD713

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本文编号：1141108