煤與瓦斯微元體破壞突出機(jī)理
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【摘要】:我國(guó)是一個(gè)富煤貧油少氣的國(guó)家,煤炭是我國(guó)工業(yè)的基礎(chǔ),其能否健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展,對(duì)于國(guó)家的能源安全至關(guān)重要。2003年至今的十余年內(nèi),煤與瓦斯突出事故共發(fā)生1200多次,造成的人員傷亡1000多人。隨著我國(guó)礦井開(kāi)采深度的增加,礦井開(kāi)采條件更加復(fù)雜,煤與瓦斯突出危險(xiǎn)程度也更加嚴(yán)峻。本文運(yùn)用電鏡掃描、煤體吸附裝置等對(duì)煤體的基本物理性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,根據(jù)煤體的不均質(zhì)性,把突出區(qū)域的煤體按其力學(xué)性質(zhì)、均質(zhì)性等的不同劃分為若干微小的立方體即煤與瓦斯微元體。運(yùn)用數(shù)值模擬、理論計(jì)算等方法,分析煤與瓦斯微元體的初始破壞條件、破壞后對(duì)周?chē)a(chǎn)生的應(yīng)力分布情況、產(chǎn)生的瓦斯對(duì)周?chē)后w的破壞作用及煤與瓦斯突出能量條件的基礎(chǔ)上,提出煤與瓦斯微元體破壞突出機(jī)理。最后對(duì)煤與瓦斯微元體破壞突出機(jī)理的要點(diǎn)進(jìn)行了闡述,并運(yùn)用該理論對(duì)突出現(xiàn)象及防突技術(shù)的作用原理進(jìn)行了解釋說(shuō)明。主要結(jié)論如下:(1)成煤的過(guò)程中造成了煤體結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等方面的差異,該差異表現(xiàn)在全應(yīng)力應(yīng)變條件下破壞條件的差異等,結(jié)合煤與瓦斯突出的現(xiàn)場(chǎng)顯現(xiàn)規(guī)律,提出了煤與瓦斯微元體概念,并認(rèn)為煤與瓦斯突出可以看作眾多煤與瓦斯微元體連續(xù)破壞的結(jié)果。(2)煤與瓦斯微元體的破壞對(duì)周?chē)后w的破壞具有明顯的促進(jìn)和加速作用,主要表現(xiàn)在:煤與瓦斯微元體破壞孔洞周?chē)膽?yīng)力集中現(xiàn)象、孔洞內(nèi)瓦斯對(duì)煤與瓦斯微元體的持續(xù)破壞能力、在純瓦斯作用下破壞孔洞周?chē)纬伤苄詤^(qū)和彈性區(qū)等。(3)地應(yīng)力增加、煤體軟分層增厚(即力學(xué)性能較差的煤體所占比例增多)、煤層原始瓦斯壓力較高、采動(dòng)應(yīng)力集中等現(xiàn)象均易造成煤與瓦斯突出的發(fā)生,上述現(xiàn)象或規(guī)律均可以用煤與瓦斯微元體破壞突出機(jī)理來(lái)解釋。(4)防突措施的原理是從釋放集中應(yīng)力,減少煤與瓦斯微元體破壞范圍;增加煤體透氣性,破壞煤體儲(chǔ)存瓦斯的條件;增加封堵該能量的靠近采空空間煤體長(zhǎng)度及其破壞與拋出所需要的能量等方面,使煤體不易達(dá)到或達(dá)不到煤與瓦斯突出所需要的一個(gè)或多個(gè)條件,從而達(dá)到防突的作用。
【學(xué)位授予單位】:西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:TD713
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,本文編號(hào):1141108
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