本文關(guān)鍵詞：煤與瓦斯微元體破壞突出機理

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【摘要】：我國是一個富煤貧油少氣的國家,煤炭是我國工業(yè)的基礎(chǔ),其能否健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展,對于國家的能源安全至關(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。隨著我國礦井開采深度的增加,礦井開采條件更加復雜,煤與瓦斯突出危險程度也更加嚴峻。本文運用電鏡掃描、煤體吸附裝置等對煤體的基本物理性能進行了實驗研究,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。運用數(shù)值模擬、理論計算等方法,分析煤與瓦斯微元體的初始破壞條件、破壞后對周圍產(chǎn)生的應(yīng)力分布情況、產(chǎn)生的瓦斯對周圍煤體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理。最后對煤與瓦斯微元體破壞突出機理的要點進行了闡述,并運用該理論對突出現(xiàn)象及防突技術(shù)的作用原理進行了解釋說明。主要結(jié)論如下:(1)成煤的過程中造成了煤體結(jié)構(gòu)、力學性能等方面的差異,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)場顯現(xiàn)規(guī)律,提出了煤與瓦斯微元體概念,并認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周圍煤體的破壞具有明顯的促進和加速作用,主要表現(xiàn)在:煤與瓦斯微元體破壞孔洞周圍的應(yīng)力集中現(xiàn)象、孔洞內(nèi)瓦斯對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圍形成塑性區(qū)和彈性區(qū)等。(3)地應(yīng)力增加、煤體軟分層增厚(即力學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理來解釋。(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,破壞煤體儲存瓦斯的條件;增加封堵該能量的靠近采空空間煤體長度及其破壞與拋出所需要的能量等方面,使煤體不易達到或達不到煤與瓦斯突出所需要的一個或多個條件,從而達到防突的作用。
【學位授予單位】：西安科技大學
【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：1141108