断层岩柱瓦斯超前突出机理数值模拟及防护厚度

发布时间：2017-09-13 20:30

  本文关键词：断层岩柱瓦斯超前突出机理数值模拟及防护厚度

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【摘要】：针对矿井巷道掘进面前方遭遇含瓦斯断层时,安全岩柱内的沉积界面将会遭受气体损伤作用的问题,通过ABAQUS软件的二次开发,基于流-固耦合理论和T-P损伤演化准则的cohesive单元,对豫西大平煤矿21轨道下山一次大型瓦斯突出事故进行数值模拟。计算结果表明:由于受巷道开挖所产生的二次应力与断层带瓦斯压力的共同作用,前方岩柱内两个沉积界面将优先产生损伤软化现象。随着巷道向断层带的推进,气体的侵蚀作用不断加强,沉积界面的损伤急剧增加并向掘进面延伸。当掘进面距离前方断层分别为19,17,15 m时,上层面相应产生6.2,9.7,13.4 m长的损伤裂隙;下层面相应延伸距离较短,仅产生4.1,4.6,4.8 m长的损伤裂隙。与此同时,上层面瓦斯急剧渗透扩展,在掘进面前方1~2 m处开始出现3.5 MPa的孔隙气压升高带。由此可见,界面差异性强的上层面相对较弱的下层面容易损伤,而且损伤后的沉积界面优先产生相应的渗流扩散现象。当损伤沉积界面最终贯通掘进面与断层面之间的岩柱,即裂隙损伤长度达到极限岩柱安全厚度时,瓦斯将突破岩体阻抗并产生冲击地压。
【作者单位】： 郑州大学水利与环境学院;
【关键词】： 沉积界面 损伤软化 瓦斯渗透扩展 超前突出 岩柱安全厚度
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41272339)
【分类号】：TD713
【正文快照】： *0引言煤作为一种沉积矿产,在井下开采时常常会遇到沉积岩的沉积界面。沉积界面从成因看应该属于岩石的原生结构面,其组成物质往往是地质历史时期的风化产物。由于受地质环境因素影响,沉积界面材料性能变化较大,一般相同于软弱结构面[1-2]。在深部开采条件下,当巷道掘进面遭遇

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本文编号：845732