煤与瓦斯突出过程的细观机制研究
本文选题:采矿工程 切入点:煤与瓦斯突出 出处:《岩石力学与工程学报》2017年02期
【摘要】:煤与瓦斯突出过程是地下煤矿开采中的一个很复杂的动力灾害问题。在综合收集整理国内外煤与瓦斯突出模拟研究基础上,以颗粒法为基础,建立数值模型和模拟过程,对煤与瓦斯突出过程中相关的微裂纹和位移演化、应力和速度场演化、瓦斯压力和颗粒分层刚度比等细观机制进行模拟和研究。研究结果表明:采用颗粒法模拟所得出的煤与瓦斯突出过程是一个相对很快的动力过程,发生的时间极短,煤岩体损伤主要以拉裂纹为主,剪切裂纹主要集中在瓦斯突出前端,而拉裂纹则深入到煤岩体中的更深部位;同时研究认为瓦斯压力对煤岩体损伤有很大影响,当瓦斯压力相对较小时,剪切裂纹主要在分布侵入体前端,而拉裂纹则沿着侵入煤岩体贯入一定的深度。当瓦斯压力相对较大时,剪切裂纹与拉裂纹贯入深度基本一致,且在煤岩体的损伤中,剪切裂纹比例随之增大;最后对模型中的分层刚度比与裂纹分布形态和应力分布进行了研究,当分层刚度比不相同时,其裂纹传播速度和形态都不相同。这些研究对于认识瓦斯突出机制和瓦斯突出防治提供了理论基础。
[Abstract]:The process of coal and gas outburst is a very complicated dynamic disaster in underground coal mining.On the basis of comprehensive collection and collation of domestic and foreign simulation research on coal and gas outburst, based on particle method, the numerical model and simulation process are established. The evolution of microcracks and displacement, stress and velocity field in coal and gas outburst process are studied.Gas pressure and particle stratification stiffness ratio were simulated and studied.The results show that the coal and gas outburst process simulated by particle method is a relatively fast dynamic process, and the time of occurrence is very short. The main damage of coal and rock mass is tensile crack, and the shear crack is mainly concentrated in the front end of gas outburst.At the same time, the gas pressure has a great influence on the damage of coal and rock mass. When the gas pressure is relatively small, the shear crack is mainly in the front of the distributed intrusive body.However, the tensile crack penetrates into a certain depth along the intrusive coal and rock mass.When the gas pressure is relatively large, the penetration depth of shear crack and tensile crack is basically the same, and the ratio of shear crack increases in the damage of coal and rock mass.Finally, the delamination stiffness ratio, crack distribution and stress distribution in the model are studied. When the delamination stiffness ratio is different, the propagation speed and shape of the crack are different.These studies provide a theoretical basis for understanding the mechanism of gas outburst and prevention of gas outburst.
【作者单位】: 中南大学资源与安全工程学院;湘潭大学土木工程与力学学院;湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51641905) 湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室开放基金项目(16GES07)~~
【分类号】:TD713
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