長期以來,煤與瓦斯突出都是一種后果嚴重、機制復雜、治理困難的煤礦事故。煤巷掘進工作面是煤與瓦斯突出事故發(fā)生的主要區(qū)域,突出事故一直沒有得到根本性的遏制,主要有3個方面的難點:(1)與回采工作面相比,掘進工作面地質環(huán)境和地應力狀態(tài)相對更加不明了,防控難度大;(2)與回采面相比,煤層卸壓不夠充分,應力集中現象更為顯著;(3)掘進面煤層瓦斯抽采難度大,突出危險性更大。在煤層巷道掘進中,掘進工作面前方煤體處于集中應力狀態(tài)且變形嚴重,應力作用下的煤層失穩(wěn)是誘導煤與瓦斯突出發(fā)生的重要原因。從煤礦掘進現場的經驗總結來看,掘進速度較快的時候瓦斯涌出量出現明顯的異常波動,煤層動力現象也更為劇烈,突出危險性增強。目前,煤的堅固性系數、煤的破壞類型、鉆屑量、鉆孔瓦斯壓力以及掘進面瓦斯涌出量等參數被廣泛應用于掘進巷道煤與瓦斯突出的鑒定和預測中,取得了較好的效果,但是突出啟動以及各種鑒定和預測方法的機理仍然不明確。工作面前方煤體隨掘進作業(yè)的動態(tài)響應規(guī)律以及各種鑒定和預測指標與應力之間的關系,仍然需要更為深入的研究�；谏鲜稣J識,本文以掘進工作面的應力作為主要研究對象,應用巖石力學、損傷力學、分子動力學和彈塑性力...

【文章頁數】：170 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖2.5蝶形塑性區(qū)的形態(tài)

(a)(b)圖2.5蝶形塑性區(qū)的形態(tài)Fig.2.5Morphologyofbutterflyplasticzone該猜想中的力學模型有以下幾個方面的優(yōu)點：（1）該力學模型考慮了掘進面地應力的不均等情況，并給出了合理的力學式。（2）該模型給出了掘進面前方的應力狀態(tài)和....

圖2.14理想彈塑性假設下塑性區(qū)寬度和集中應力與內摩擦角之間的關系

側壓系數為1，原巖應力為10MPa。這時根據前文推導得出的應力計算表達式可以得出掘進工作面前方應力場與巷道高度之間的關系如圖2.13所示。圖2.13理想彈塑性假設下掘進面應力狀態(tài)與煤的內摩擦角之間的關系Fig2.13Therelationshipbetween....

圖2.16理想彈塑性假設下塑性區(qū)寬度和集中應力與單軸抗壓強度之間的關系

達式可以得出掘進工作面前方應力場與巷道高度之間的關系如圖2.15所示，塑性區(qū)寬度和集中應力值隨抗壓強度變化的具體值如圖2.16所示。圖2.15理想彈塑性假設下掘進面應力狀態(tài)與煤的單軸抗壓強度之間的關系Fig.2.15Therelationshipbetween....

圖2.18理想彈塑性假設下塑性區(qū)寬度和集中應力與原巖應力之間的關系

煤的單軸抗壓強度為4MPa，側壓系數為1。這時根據前文推導得出的應力計算表達式可以得出掘進工作面前方應力場與巷道高度之間的關系如圖2.17所示。圖2.17理想彈塑性假設下掘進面應力狀態(tài)與原巖應力之間的關系Fig.2.17Therelationshipbetwee....

本文編號：3946343