煤体瓦斯卸压损伤致突机理及前兆信息演化规律研究

发布时间：2025-02-11 12:50

　　煤与瓦斯突出是一种极其复杂的矿井动力事故,常常造成大量的人员伤亡、恶劣的社会影响和重大的经济损失,已成为制约我国煤炭工业健康发展的关键因素。揭示煤与瓦斯突出的致灾机理,对突出进行准确预测、预警,才能有效预防突出事故发生。然而,由于突出过程的复杂性及涉及因素的多样性,现有突出机理研究仍不能准确阐述各因素在突出中的作用机制,无法用数学模型定量地描述各因素的作用效应,无法为突出预警提供科学可靠的理论依据,加之突出前兆信息研究方法发展不均衡,物理模型试验作为在各方法中尚处于弱势地位,突出前兆信息演化规律研究及突出预警理论技术仍不满足安全生产的需求。本文采用室内试验、理论分析、数值模拟、模型试验等多种手段,从煤与瓦斯突出都存在的瓦斯卸压这一关键致灾因素入手,研究分析了简单工况下煤体瓦斯卸压损伤致突机理,重点研究了瓦斯卸压过程中吸附气体解吸扩散规律、气体动力作用诱发的煤体损伤劣化规律、煤体有效应力变化规律,构建了描述该动态过程更准确的含瓦斯煤气固耦合动力学模型,并基于煤体瓦斯卸压损伤致突机理,提出了具有普适性的突出前兆敏感指标,开展了巷道掘进诱发的煤与瓦斯突出模拟试验,监测并揭示了普适性敏感指标的敏...

【文章页数】：182 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１煤的孔隙类型??Ｆｉｇ?２．１?Ｐｏｒｅ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｃｏａｌ??

将孔隙分为??开放性孔隙（又称导通性孔隙）、封闭性孔隙、半封闭性孔隙（又称独头孔隙或死孔隙）。??开放性孔隙与其他的孔隙或裂隙连通，瓦斯可以在其中自由流动；封闭性孔隙是完全封闭??独立的孔隙，内部瓦斯不参与渗流扩散过程；半封闭性孔隙的瓦斯在扩散过程中会因受阻??而被迫向其他方向流....

图２．３煤基质中瓦斯表面扩散??Ｆｉｇ?２．３?Ｇａｓ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｉｎ?ｃｏａｌ?ｍａｔｒｉｘ??

?山东大学博士学位论文???２．２．２煤基质瓦斯扩散物理过程??多孔隙介质中不同尺寸孔隙的扩散机理是不同的。根据孔半径＾和分子运动平均自由??程Ａ的相对大小，可将煤层瓦斯在不同孔隙中的气相扩散可分为菲克（Ｆｉｃｋ）型扩散、诺??森（Ｋｎｕｄｓｅｎ）型扩散和过渡型扩散［１：？１’１....

图２．４煤粒瓦斯放散测定仪??

?山东大学博士学位论文???緣丄編＿??Ｆ?１ＦＢ｜?＾ｍ＾Ｍ?ｉ??ｌｌ＾％ｍｍｗｍ＾＼??（ｂ）实物图??图２．４煤粒瓦斯放散测定仪??Ｆｉｇ?２．４?Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｏｆ?ｇａｓ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｉｎ?ｃｏａｌ??仪器调节瓦斯解吸环境气压的基本原....

图２．５不同环境气压下煤样的瓦斯解吸量（９６０ｍｉｎ）??Ｆｉｇ?２．５?Ｇａｓ?ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｖｏｌｕｍｅ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｍｂｉｅｎｔ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ?（９６０ｍｉｎ）??试验结果显示，不同环境气压下，煤样瓦斯解吸随时间变化趋势保持一致，即煤样瓦??

?山东大学博士学位论文???４．５?■??４?＿＿＿＿ＸｖＯ？（Ｈ）０??．．．?＂??３．５?■?僵?〇??一?３?■?二撕?５??２．５?．?０＾＾：二二一——測〇??０．５?■??０????１?１?１?１?１??０?１?２?３?４?５?６??时间／Ｘ１０４?ｓ??图２．５不....

本文编号：4033291