煤与瓦斯突出的“霰弹”模型及其变化规律

发布时间：2018-09-05 17:59

【摘要】：煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯作用下,瓦斯携带煤块向自由面冲出的过程,该过程的参数变化反映了煤与瓦斯突出变化的规律。由于煤炭开采的周期来压作用和含煤地层力学性质的各向异性,含煤地层中不同区域的瓦斯集中程度不同。这些高压瓦斯加剧了煤体破裂,形成的裂隙也为瓦斯的宣泄创造了通道。一旦有距离合适的自由面,瓦斯就会冲破阻力,携带大量煤块向自由面急剧冲出,形成煤与瓦斯突出。此过程与"霰弹"发射相似,因此采用"霰弹"模型描述。结合瓦斯突出的动力学过程与数值计算结果分析发现,要避免煤与瓦斯突出,阻止"霰弹"发射,提出了防治瓦斯突出的措施:破坏"炮弹",即改变煤体块度,尽量降低煤块颗粒直径;破坏"枪筒",利用爆破制造煤与瓦斯突出区域的排出通道,降低瓦斯密集度;阻止扣动"扳机",利用爆破方法改变煤与瓦斯突出倾向区域的地应力传递。
[Abstract]:Coal and gas outburst is the process of gas carrying coal to the free surface under the action of gas. The change of the parameters of the process reflects the law of coal and gas outburst. Because of the periodic pressure in coal mining and the anisotropy of the mechanical properties of coal-bearing strata, the gas concentration degree in different areas of coal-bearing strata is different. These high-pressure gas aggravate coal body fracture, the fissure that forms also creates a channel for gas discharge. Once there is a suitable free surface, the gas will break through the resistance, carry a large number of coal to the free surface of a sharp rush, forming coal and gas outburst. This process is similar to the "shotgun" launch, so the "shotgun" model is used. Combined with the dynamic process of gas outburst and the analysis of numerical results, it is found that in order to avoid coal and gas outburst and to prevent "shotgun" from firing, some measures to prevent gas outburst are put forward: destroying "shell", that is, changing the size of coal mass. To reduce the diameter of coal particle, destroy the barrel, and use blasting to make the drainage passage in the area of coal and gas outburst, so as to reduce the gas density; The method of blasting is used to change the in-situ stress transfer in the inclined area of coal and gas outburst.
【作者单位】： 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室;山东科技大学矿业与安全工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51379116) 山东省土木工程防灾减灾重点实验室开放课题基金资助项目(CDPM2014ZR02)
【分类号】：TD713

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 段东;唐春安;李连崇;冯小静;;煤和瓦斯突出过程中地应力作用机理[J];东北大学学报(自然科学版);2009年09期

2 谢雄刚;冯涛;王永;黄寿元;;煤与瓦斯突出过程中能量动态平衡[J];煤炭学报;2010年07期

3 韩军;张宏伟;;构造演化对煤与瓦斯突出的控制作用[J];煤炭学报;2010年07期

4 孙东玲;胡千庭;苗法田;;煤与瓦斯突出过程中煤-瓦斯两相流的运动状态[J];煤炭学报;2012年03期

5 欧建春;王恩元;马国强;王超;宋大钊;陈鹏;李楠;;煤与瓦斯突出过程煤体破裂演化规律[J];煤炭学报;2012年06期

6 徐佑林;康红普;;高预应力锚杆支护对煤与瓦斯突出控制作用研究[J];煤炭学报;2013年07期

7 武玉梁;杨馥合;曾森茂;;煤与瓦斯突出损伤动力演化机理[J];西安科技大学学报;2011年06期

8 尹光志;赵洪宝;许江;王维忠;;煤与瓦斯突出模拟试验研究[J];岩石力学与工程学报;2009年08期

9 李铁;梅婷婷;李国旗;徐守仁;杨建留;董豪;;“三软”煤层冲击地压诱导煤与瓦斯突出力学机制研究[J];岩石力学与工程学报;2011年06期

10 鲜学福;辜敏;李晓红;姜德义;;煤与瓦斯突出的激发和发生条件[J];岩土力学;2009年03期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 尹光志;李晓泉;蒋长宝;李高帅;蔡波;;石门揭煤过程中煤与瓦斯延期突出模拟实验[J];北京科技大学学报;2010年07期

2 李晓泉;尹光志;蔡波;蒋长宝;李高帅;;煤与瓦斯延期突出模拟试验及机理[J];重庆大学学报;2011年04期

3 杨威;林柏泉;翟成;吴海进;李全贵;李贤忠;;水力压裂潜在危险及钻爆压抽一体化技术[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年01期

4 李坤;由长福;祁海鹰;;矿井煤与瓦斯突出数学模型的建立[J];工程力学;2012年01期

5 柳晓莉;张志业;;煤与瓦斯突出危险性的灰色综合评价[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2012年05期

6 李宗翔;刘宇;于景晓;贾进章;;突出瓦斯流与矿井通风系统耦合移动仿真[J];重庆大学学报;2012年11期

7 苗法田;;矿井风门冲击变形特征及结构优化[J];矿业安全与环保;2013年02期

8 解国爱;姚素平;王光扣;张国明;邱志诚;;淮南张集煤矿层滑构造分类及形成机制探讨[J];大地构造与成矿学;2013年01期

9 姜永东;郑权;刘浩;宋晓;;煤与瓦斯突出过程的能量分析[J];重庆大学学报;2013年07期

10 解振;孙矩正;张子敏;闫江伟;王蔚;;基于褶皱构造的突出主控因素研究[J];安全与环境学报;2013年05期

相关会议论文 前1条

1 袁瑞甫;李化敏;;煤体强度对煤与瓦斯突出影响的模拟实验研究[A];纪念中国煤炭学会成立五十周年省（区、市）煤炭学会学术专刊[C];2012年

相关博士学位论文 前10条

1 刘超;采动煤岩瓦斯动力灾害致灾机理及微震预警方法研究[D];大连理工大学;2011年

2 王振;煤岩瓦斯动力灾害新的分类及诱发转化条件研究[D];重庆大学;2010年

3 郭臣业;岩石和瓦斯突出发生条件及机理研究[D];重庆大学;2010年

4 吴爱军;松软煤层煤巷掘进突出危险性预测的连续流量法技术研究[D];中国矿业大学;2011年

5 杨恒;鹤壁八矿煤与瓦斯突出危险性预测研究[D];辽宁工程技术大学;2010年

6 单智勇;煤巷掘进煤与瓦斯突出事故抑制技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2009年

7 刘延保;基于细观力学试验的含瓦斯煤体变形破坏规律研究[D];重庆大学;2009年

8 莫阳春;高水压充填型岩溶隧道稳定性研究[D];西南交通大学;2009年

9 谢雄刚;石门揭煤过程煤与瓦斯突出的注液冻结防治理论及技术研究[D];中南大学;2010年

10 李晓泉;含瓦斯煤力学特性及煤与瓦斯延期突出机理研究[D];重庆大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 程金晓;七台河新兴矿瓦斯地质规律与突出危险性预测[D];河南理工大学;2011年

2 马建龙;英岗岭矿区B_4煤层瓦斯地质特征研究[D];安徽理工大学;2011年

3 邓东生;含瓦斯煤扩容状态力学行为实验研究[D];安徽理工大学;2011年

4 谷达圣;石门揭煤围岩体塑性区形成的特征及瓦斯抽采布孔参数的研究[D];重庆大学;2011年

5 胡永磊;地质动力条件对平煤八矿煤与瓦斯突出控制作用研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

6 郭平;基于含瓦斯煤体渗流特性的研究及固—气耦合模型的构建[D];重庆大学;2010年

7 任浩源;BP神经网络在煤与瓦斯突出危险性预测中的应用研究[D];西安科技大学;2012年

8 张少龙;上保护层开采条件下瓦斯渗流规律实验研究[D];西安科技大学;2012年

9 王臣;煤岩变形损伤破坏及其与透气性的关系[D];重庆大学;2012年

10 廖识;煤巷掘进中脉冲水射流割缝煤体应力场变化规律研究[D];重庆大学;2012年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵宗举,俞广,朱琰,周进高,屠小龙;中国南方大地构造演化及其对油气的控制[J];成都理工大学学报(自然科学版);2003年02期

2 杨天鸿,徐涛,冯启言,唐春安;脆性岩石破裂过程渗透性演化试验[J];东北大学学报;2003年10期

3 张岳桥,赵越,董树文,杨农;中国东部及邻区早白垩世裂陷盆地构造演化阶段[J];地学前缘;2004年03期

4 王清晨;蔡立国;;中国南方显生宙大地构造演化简史[J];地质学报;2007年08期

5 邹银辉;吕贵春;张庆华;;瓦斯含量法预测突出危险性的试验研究[J];矿业安全与环保;2007年04期

6 张强;孙玉荣;王晓勇;谭国龙;;煤与瓦斯突出冲击波传播规律的研究[J];矿业安全与环保;2007年05期

7 金立平，，鲜学福;急倾斜煤层巷道围岩应力应变及破坏区探讨[J];煤炭工程师;1995年01期

8 潘一山,杨小彬,王学滨;多孔介质局部化与煤和瓦斯突出射流理论[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期

9 王晓鸣;李强;邹宗树;沈峰满;;气粉两相流壅塞现象的实验研究[J];过程工程学报;2005年06期

10 郑哲敏,陈力,丁雁生;一维瓦斯突出破碎阵面的恒稳推进[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1993年04期

相关会议论文 前1条

1 张子敏;张玉贵;;新密煤田构造演化及瓦斯地质控制特征研究[A];瓦斯地质与瓦斯防治进展[C];2007年

相关博士学位论文 前1条

1 刘延保;基于细观力学试验的含瓦斯煤体变形破坏规律研究[D];重庆大学;2009年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张许良,彭苏萍,张子戌,袁崇孚;煤与瓦斯突出敏感地质指标研究[J];煤田地质与勘探;2003年02期

2 蔡成功,张建国;煤与瓦斯突出规律的分析探讨[J];煤矿安全;2003年12期

3 浦峰;大湾煤矿煤与瓦斯突出与地质因素的关系[J];矿业安全与环保;2003年S1期

4 张纯明,黄华;对一起煤与瓦斯突出事故的几点思考[J];矿业快报;2003年12期

5 伍爱友,肖红飞,王从陆,何利文;煤与瓦斯突出控制因素加权灰色关联模型的建立与应用[J];煤炭学报;2005年01期

6 秦汝祥;煤与瓦斯突出预报研究现状综述[J];能源技术与管理;2005年01期

7 孙树庭;;煤与瓦斯突出机理及无接触预测[J];淮南职业技术学院学报;2006年01期

8 魏乐平;金及河;陈和平;;煤与瓦斯突出几个难点问题的探讨[J];江西煤炭科技;2006年02期

9 石坚胜;李希建;杨文寿;;煤与瓦斯突出预报研究[J];矿业快报;2008年02期

10 张英;丁永杰;刘成军;;鹤壁六矿煤与瓦斯突出特点及其控制因素分析[J];煤炭工程;2008年04期

相关会议论文 前10条

1 石显新;;矿井煤与瓦斯突出的连续预测技术及系统[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

2 汪宗华;尹怀德;金春和;;英岗岭矿区煤与瓦斯突出相关因素浅析[A];瓦斯地质研究与应用——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第三次全国瓦斯地质学术研讨会[C];2003年

3 郑哲敏;;从数量级和量纲分析看煤与瓦斯突出的机理[A];郑哲敏文集[C];2004年

4 王兴阵;严家平;;煤与瓦斯突出的流体构造动力学机制探讨[A];矿山地质灾害成灾机理与防治技术研究与应用[C];2009年

5 苏广福;邓相武;付汉东;;滴道盛和煤矿立井煤与瓦斯突出地质原因分析[A];基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术[C];2009年

6 赵志刚;胡千庭;耿延辉;;煤与瓦斯突出模拟试验系统[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会交流论文（部分）[C];2009年

7 赵旭生;邹云龙;;近两年我国煤与瓦斯突出事故分析及对策[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会交流论文（部分）[C];2009年

8 王升宇;陈维良;刘晓冬;祁廷宝;惠金杰;;依靠科技进步 有效防治煤与瓦斯突出[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年

9 徐德智;李秋林;;杨家矿井煤与瓦斯突出综合防治技术[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年

10 罗国辉;;恩洪煤矿二号井防治煤与瓦斯突出技术分析[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 褚建萍;煤与瓦斯突出防治的创新成果[N];中国能源报;2012年

2 李毅邋记者 张煜 曹琨;抓好煤与瓦斯突出防治工作[N];六盘水日报;2008年

3 记者 谢必如　特约记者 白文起;煤与瓦斯突出实时诊断系统研发成功[N];地质勘查导报;2010年

4 中国矿业大学安全工程学院博士研究生 杨威;如何防治煤与瓦斯突出[N];中国能源报;2010年

5 中国矿业大学安全工程学院硕士研究生 谢绍东;减少煤与瓦斯突出事故的根本[N];中国能源报;2010年

6 本报记者;国务院严处平禹四矿特大煤与瓦斯突出事故[N];中国煤炭报;2011年

7 本报记者;国家安全监管总局国家煤监局通报贵州“10·4”重大煤与瓦斯突出事故[N];中国煤炭报;2011年

8 本报记者 那子奇;近期煤与瓦斯突出事故的警示[N];中国煤炭报;2007年

9 记者 刘宏;全国防治煤与瓦斯突出现场会举行[N];中国煤炭报;2008年

10 综合;《防治煤与瓦斯突出规定》实施[N];中国矿业报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 陈祖云;煤与瓦斯突出前兆的非线性预测及支持向量机识别研究[D];中国矿业大学;2009年

2 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年

3 单智勇;煤巷掘进煤与瓦斯突出事故抑制技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2009年

4 吴祥;煤与瓦斯突出事故链控制及应用研究[D];中国矿业大学;2010年

5 陆卫东;煤与瓦斯突出微观机理的基础研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

6 高雷阜;煤与瓦斯突出的混沌动力系统演化规律研究[D];辽宁工程技术大学;2006年

7 赵志刚;煤与瓦斯突出的耦合灾变机制及非线性分析[D];山东科技大学;2007年

8 邓明;煤与瓦斯突出早期辨识与实时预警技术研究[D];安徽理工大学;2010年

9 杨恒;鹤壁八矿煤与瓦斯突出危险性预测研究[D];辽宁工程技术大学;2010年

10 欧建春;煤与瓦斯突出演化过程模拟实验研究[D];中国矿业大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 亓新瑞;层次分析法和模糊概率相结合判定煤与瓦斯突出危险性[D];太原理工大学;2012年

2 程明俊;煤渗透性能及煤与瓦斯突出过程模拟实验研究[D];重庆大学;2008年

3 王栓林;煤与瓦斯突出危险性实时跟踪预测技术研究[D];西安科技大学;2009年

4 李俊亮;声发射预测煤与瓦斯突出危险性技术研究[D];西安科技大学;2009年

5 杨运峰;基于系统控制的义安矿业煤与瓦斯突出防治研究[D];天津大学;2010年

6 马曙;贵州煤矿煤与瓦斯突出主控因素及规律研究[D];贵州大学;2009年

7 朱会启;煤与瓦斯突出冲击波实验研究[D];河南理工大学;2010年

8 吴鑫;不同煤粉粒径条件下煤与瓦斯突出模拟实验研究[D];重庆大学;2010年

9 许鸿杰;煤与瓦斯突出及持续发生的多尺度理论研究[D];西安科技大学;2010年

10 穆朝民;潘三矿煤巷掘进中煤与瓦斯突出过程的数值模拟[D];安徽理工大学;2006年

本文编号：2225031