煤与瓦斯延期突出机理研究

发布时间：2019-09-29 04:38

【摘要】：煤与瓦斯突出是指煤和瓦斯混合物由于采掘活动的影响而迅速突然地从煤(岩)壁内部向采掘空间大量喷出的一种复杂的动力现象。我国是世界上煤与瓦斯突出灾害发生最为严重的国家之一。煤与瓦斯延期突出占其比例虽然比较小,但是由于其隐蔽性和滞后性,可能恰巧遇见工作面施工人员在进行作业,由于这种突出是突然发生的,因此会产生重大人员伤亡事故。煤与瓦斯延期突出与含瓦斯煤的流变特性及采掘工作面前方卸压区的存在有重要关系。因此研究与流变性相关的含瓦斯煤流变本构模型与破坏准则,以及卸压区对煤与瓦斯突出时效性的影响,对揭示煤与瓦斯延期突出机理及防治措施具有非常重要的意义。 本文先分别用伯格斯体、广义开尔文体、饱依丁-汤姆逊体对应力水平低于屈服应力的含瓦斯煤三轴蠕变实验结果进行拟合对比分析,得出用来描述含瓦斯煤岩粘弹性流变特性的最理想模型为伯格斯体。然后通过串联一个非线性粘塑性体,建立了一个全新的含瓦斯煤非线性粘弹塑性流变模型,并对应力水平高于屈服应力的含瓦斯煤三轴蠕变实验数据进行拟合分析,验证模型的正确性。最后根据得到的含瓦斯煤本构模型推导了含瓦斯煤裸露面蠕变失稳时间公式,有利于在稳定的时间内做好采掘面的防护工作,从而有效避免各类瓦斯地质灾害的发生。 此外基于采掘工作面前方卸压区对煤与瓦斯延期突出机理进行探讨和研究并提出防治措施。把地应力和瓦斯压力均看成时间的函数,并假设地应力及瓦斯压力重分布在时间上是连续的,笔者通过建立一个随地应力和瓦斯压力变化的函数M(t),然后通过煤与瓦斯突出判断条件得出了基于卸压区的煤与瓦斯延期突出时间。由于煤与瓦斯延期突出主要受煤岩蠕变及卸压区的影响,故可以认为延期突出的总时间为含瓦斯煤蠕变失稳时间与基于卸压区的失稳时间之和。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD713

【参考文献】

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本文编号：2543690