煤與瓦斯突出一直是礦井安全生產(chǎn)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。在以瓦斯壓力為主導(dǎo)的煤與瓦斯突出過(guò)程中,煤粉化能夠驅(qū)動(dòng)瓦斯快速放散,推動(dòng)和加劇了突出的發(fā)生發(fā)展。本文基于斷裂力學(xué)、彈性損傷力學(xué)以及氣體流動(dòng)理論,采用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬等方法,對(duì)煤粉化驅(qū)動(dòng)瓦斯放散機(jī)理及突出預(yù)測(cè)方法進(jìn)行研究。通過(guò)研究煤粉化對(duì)瓦斯突出的作用機(jī)理,耦合了卸壓時(shí)間和孔隙壓力變化的影響,以菲克擴(kuò)散定律、彈性損傷力學(xué)以及Griffith斷裂準(zhǔn)則為理論基礎(chǔ),研究了煤粉化破壞機(jī)理及其主要影響因素,構(gòu)建了孔隙瓦斯壓力變化模型、孔隙擴(kuò)展破壞臨界判別模型、孔隙擴(kuò)展方向判別模型以及煤粉化氣固耦合破壞模型。研制了煤粉化破壞實(shí)驗(yàn)平臺(tái),選用5種不同瓦斯壓力,對(duì)不同粒徑煤樣進(jìn)行了煤粉化實(shí)驗(yàn),分析和研究了不同瓦斯壓力、煤體粒徑和卸壓時(shí)間對(duì)煤粉化效果的影響以及煤樣粉化前后的特征變化。結(jié)果表明瓦斯壓力越大,卸壓時(shí)間越短,煤粉化強(qiáng)度、分散度和瓦斯放散量越大。采用RFPA巖石破裂過(guò)程分析軟件對(duì)不同壓力相同孔隙、相同壓力不同孔隙以及多孔隙平行和傾斜布置的煤粉化破壞過(guò)程進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果表明煤體孔隙總是沿著長(zhǎng)軸方向擴(kuò)展,瓦斯壓力越大、孔隙孔徑... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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圖２－１我國(guó)煤炭資源分布圖

２．１研究背景及意義??煤炭被人們譽(yù)為工業(yè)的食糧，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的主要基礎(chǔ)能源之一，??具有不可或缺的重要地位。ｇ國(guó)煤炭資源豐富，空間分布廣泛，如圖２－１所??示，３１個(gè)省級(jí)行政區(qū)除上海外，３０個(gè)�。▍^(qū)、市）均有煤炭賦存。截至到２０１５??年我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量５．９萬(wàn)億噸占一次能源總量的９４．２２％，而石油、天然氣??不足６％，如圖２－２所示，由此可見(jiàn)，我國(guó)能源資源顯著特點(diǎn)是“富煤、貧油、??少氣”?盡管我國(guó)煤炭資源總量豐厚，但是人均偏低、分布不均，具有埋??藏較深、條件復(fù)雜和開(kāi)采難度大等特點(diǎn)。??＾?２．７３％?３．０５％?１?煤炭??１?．．．，一？石油??條?ｆ?虐??［：ｒ?…＾??圖２－１我國(guó)煤炭資源分布圖?圖２－２我國(guó)能源賦存結(jié)構(gòu)圖??由于當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題的制約，開(kāi)發(fā)和利用清潔能源越來(lái)越被人們所重視，??煤炭資源可開(kāi)發(fā)利用的比重有所下降，但據(jù)綜合權(quán)威機(jī)構(gòu)研宄，到２０２０、２０３０、??２０５０年煤炭在我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重

??顯，如圖２－３所示。瓦斯事放死亡人數(shù)占事故死亡總數(shù)的比重，如圖２－４所??示，平均約為２８．３６％。??２６Ｄ?１２００?３３????洶．％?丨一感…廣／?＼?／??２０９�。�?％?，９〇〇?聚?３０?？?／?＼?／??２?２９?．?／??「？彳?＃?ｊ??Ｉ１－?ｒ々．＇＇?丨??擇⑶－?ｘ＼?１６００?？?￥２７?■?＼?；?＼?／＼?Ｉ??：，：：?Ｘ?－?＼?／?ＶＡ?／??＾?－？〇?Ｗ２Ｓ．?＼／?Ｖ．??…?１?５００?？??功「．?．．．?ｎｗ４?１；°°?；Ｊ????＆Ｃ６?２０ＣＴ?２００Ｂ?２０３８?２０１Ｓ?２０１１?２０１２?２３１３?２０＂＝４?２ＣＳ５?ＳＯｉＢ?２０１７?２００６?２００７?２００９?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１Ｓ?２０１６?２０１７??年?８Ｗａ?＇Ｔ－?ｌ？／ａ??圖２－３瓦斯事故起數(shù)和死亡人數(shù)?圖２－４瓦斯事故死亡人數(shù)占事故死亡總數(shù)比重??由圖２－３和圖２４可知，瓦斯事故不斷，造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損??失，礦井瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的重大安全隱患之一。這些瓦斯事故中，特別??需要指出的是煤礦特別重大事故的發(fā)生，導(dǎo)致群死群傷，損失慘重，造成了??嚴(yán)重的社會(huì)影響［２１］。??在以瓦斯壓力為主導(dǎo)的煤與瓦斯突出過(guò)程中，伴隨有大量的粉煤和瓦斯??氣體產(chǎn)生


本文編號(hào)：3423365