發(fā)布時間：2018-03-08 22:24

  本文選題：煤與瓦斯突出　切入點：能量　出處：《重慶大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,我國煤礦開采總量持續(xù)增加,隨著淺部資源的日漸枯竭,礦井開采向深部延伸,開采條件趨于復雜,煤礦瓦斯動力災害日漸增多,尤其是煤與瓦斯突出,給煤礦開采帶來了巨大的挑戰(zhàn)。然而,關于煤與瓦斯突出的機理目前還不清楚,僅處于假說階段,給煤與瓦斯突出的治理帶來了一定的局限性。為了深入研究煤與瓦斯突出作用機理,基于煤與瓦斯突出綜合作用假說,采用理論分析與試驗研究相結合的方法,對煤與瓦斯突出的能量耗散情況進行了深入分析,并建立了煤與瓦斯突出數學模型。主要取得了以下成果:(1)從理論上分析了煤與瓦斯突出的能量耗散關系,得到了突出的能量主要來源于煤巖體的彈性潛能和瓦斯內能,突出的耗散能主要包括破碎功、移動功和摩擦功等,并給出了相應的計算公式;(2)設計了機械功破煤實驗,根據不同的落錘次數提供不同的能量,研究了突出煤和非突出煤的破碎情況,得到了突出煤和非突出煤的單位質量新增表面積都與能量(落錘次數)呈對數函數分布;換算直徑與能量(落錘次數)呈冪函數分布;(3)進一步分析了機械功破煤實驗的粒徑小于0.075mm的煤顆粒的分布情況,得到了小于0.075mm的煤粒質量百分數雖然很低,但其擁有巨大的表面積,說明煤體新增表面積與煤體粒徑成反比。因此,突出發(fā)生后,較小顆粒的煤粒越多,新生成的表面積越大;(4)研制了高壓氣體瞬間對稱卸壓破煤試驗裝置,進行了突出煤、非突出煤以及型煤不加壓和突出煤、非突出煤的加壓瞬時卸壓實驗,得到了煤體瞬時卸壓時破碎與煤體的物理力學性質、地應力以及瓦斯作用有關;在瞬時卸壓時煤體受到一個拉伸應力作用;煤與瓦斯突出是一個溫度下降過程;(5)分析了掘進巷道工作面前方應力分布情況,建立了計算應力分布簡化數學函數表達式,根據突出煤體在巷道的堆積情況的不同,建立了計算突出強度的數學函數表達式。并在一定假設的基礎上,基于能量守恒原理,建立了煤與瓦斯突出數學模型,得到了煤與瓦斯突出與煤體物理力學性質、瓦斯、地應力以及巷道結構參數的表達式。
[Abstract]:In recent years, China's total coal mining continued to increase, with the gradual depletion of shallow resources, extending to the deep mining, mining conditions become more complicated, dynamic disaster of coal mine gas increasing, especially coal and gas outburst, have brought great challenges to coal mining. However, the mechanism of coal and gas outburst at present is not clear, only at the stage of hypothesis, bring some limitations to control coal and gas outburst. In order to study the mechanism of coal and gas outburst, coal and gas outburst comprehensive function hypothesis based on the theoretical analysis and experimental study on the combination of the energy dissipation of coal and gas outburst the thorough analysis, and established the mathematical model of coal and gas outburst. The main results are as follows: (1) from the theoretical analysis of the relationship between the energy dissipation of coal and gas outburst, to highlight the main energy Elastic potential energy and gas energy source in the coal and rock mass, prominent energy dissipation including broken power, mobile power and friction power, and the corresponding formulas are given; (2) the design of the mechanical work of coal breaking experiments with different energy according to different times of drop, and non outburst coal prominent coal crushing, the outburst and non outburst coal unit surface area and quality of new energy (drop number) logarithmic distribution and energy conversion; diameter (drop number) is a power function distribution; (3) further analyzes the distribution of coal particles mechanical power experiment of breaking coal particle size less than 0.075mm, are less than 0.075mm coal particle mass percentage is low, but it has a huge surface area, that new coal and coal surface area is inversely proportional to the particle size. Therefore, the outburst, coal particle more smaller particles, the new generation of table The greater area; (4) developed high-pressure gas instantaneous symmetrical discharge test device of crushed coal, coal briquette, non outburst coal and non pressurized and pressurized instantaneous outburst coal, non outburst coal unloading experiment, obtained instantaneous pressure relief coal crushing physical and mechanical properties of coal, the stress and the effect of gas; in the instantaneous relief coal subjected to a tensile stress; coal and gas outburst is a drop in temperature; (5) analysis before the roadway work stress distribution is established to calculate the stress distribution of simplified mathematical function expression, according to the different situation in outburst coal accumulation the roadway, the mathematical function expression for calculating the intensity of outburst is established. And based on the assumption, based on the principle of energy conservation, a mathematical model of coal and gas outburst, the coal seam and the physical and mechanical properties of coal and gas outburst, Expression of gas, ground stress and parameters of tunnel structure.

【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD713

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本文編號：1585808