含瓦斯煤失稳破坏及渗流特征试验与模拟研究

发布时间：2021-04-14 19:52

　　为了探究工作面推进速度与煤岩动力灾害的内在联系,采用理论、试验和模拟相结合的方法进行了加速加卸载条件下含瓦斯煤失稳破坏及渗流特征的试验与模拟研究。试验结果表明,在加速加载路径下,试样的应力集中程度更高,失稳后渗透率激增的幅度更大;在加速卸载路径下,试样更易发生破坏,破坏后渗透率的增幅更大。在理论上建立了考虑加卸载速度变化的含瓦斯煤流固耦合模型。基于构建的模型,以试验方案为例,采用COMSOL软件模拟了4个路径的力学特性变化与瓦斯渗流过程,并将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:试验曲线和模拟曲线整体变化趋势、变化区间基本相同,验证了模型的适用性。研究成果对于煤岩动力灾害防治、丰富矿井瓦斯防治理论具有重要意义。 

【文章来源】：矿业研究与开发. 2020,40(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同路径下应力--渗透率--应变曲线

在常规加载路径下，根据试验研究结果，设置模拟时间为540s，时间步长为1s。模拟得出的表面位移云图如图2所示，表面瓦斯压力云图如图3所示。图3 瓦斯压力云图

图2 CTC路径下表面位移云图通过图2、图3可以看出，随着时间的增加，表面位移逐渐增加，瓦斯压力梯度逐渐形成并且稳定。上边界观测点的位移可表示整个过程轴向位移的变化量，进而可以得到加载过程的轴向应变。轴向差应力、渗透率分别随着轴向位移的变化如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]深部岩体力学与开采理论研究进展[J]. 谢和平.  煤炭学报. 2019(05)
[2]金属矿深部开采现状与发展战略[J]. 蔡美峰,薛鼎龙,任奋华.  工程科学学报. 2019(04)
[3]煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警关键技术研究进展[J]. 袁亮,姜耀东,何学秋,窦林名,赵毅鑫,赵旭生,王凯,于庆,卢新明,李红臣.  煤炭学报. 2018(02)
[4]加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律[J]. 赵宏刚,张东明,刘超,邓博知,边光,李文璞.  工程科学学报. 2016(12)
[5]不同加载速率下煤岩采动力学响应及破坏机制[J]. 薛东杰,周宏伟,王子辉,任伟光,张淼,刘亚群.  煤炭学报. 2016(03)
[6]不同加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验研究[J]. 尹光志,李文璞,李铭辉,蒋长宝,秦虎,王孟来.  岩石力学与工程学报. 2013(05)
[7]含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验[J]. 蒋长宝,黄滚,黄启翔.  煤炭学报. 2011(12)
[8]不同开采条件下采动力学行为研究[J]. 谢和平,周宏伟,刘建锋,高峰,张茹,薛东杰,张勇.  煤炭学报. 2011(07)
[9]综采面推进速度对煤岩动力灾害的影响研究[J]. 王磊,谢广祥.  中国矿业大学学报. 2010(01)



本文编号：3137918