急倾斜松软煤层煤与瓦斯突出规律研究

论文摘要

本文采用理论研究、现场实测、实验分析、计算机模拟等综合研究方法,充分研究急倾斜松软煤层煤与瓦斯突出的一般规律,并提出了急倾斜松软煤层煤巷掘进和石门揭煤时防突技术的基本思路。在理论研究方面,结合煤与瓦斯突出机理的研究成果,研究了煤层的力学性能、破坏准则和渗透性表征,以固流耦合理论为基础,建立了煤与瓦斯突出的数学模型;选择了煤与瓦斯突出较严重的江西省乐平矿务局作为研究对象,对其回采的急倾斜松软煤层,通过测定相关突出参数,并结合矿区突出的历史资料进行初步的分析整理和评判,研究出急倾斜煤层突出的一般规律,选取了综合指标结合历史统计的预测方法对矿区回采煤层的突出区域进行初步划分,确定预测的敏感指标,制定了相应的防突技术;在实验研究方面采取了研究煤层的煤样进行实验分析,取得煤岩层的工业分析参数、各个突出指标以及力学性能曲线等,研究了煤层的基本特征;在计算机模拟方面首先建立急倾斜煤层掘进过程中的模型,利用RFPA-2D软件系统结合现场实测和实验分析取得的原始数据进行数值模拟,通过比较模拟突出结果和现场实际突出事故的特点进行验证,提出了影响急倾斜松软煤层煤与瓦斯突出的主要因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 煤与瓦斯突出的动力现象及特征
• 1.3 我国煤与瓦斯突出的特点及其主要影响因素
• 1.3.1 我国煤与瓦斯突出的特点
• 1.3.2 影响煤与瓦斯突出的主要因素
• 1.4 国内外煤与瓦斯突出机理研究现状
• 1.5 国内外煤与瓦斯突出区域预测的研究现状
• 1.6 煤与瓦斯突出研究中存在的问题分析
• 1.7 课题的提出和研究思路
• 1.7.1 急倾斜松软煤层的一般特点
• 1.7.2 课题提出的依据和研究方法
• 2 急倾斜煤层煤的力学性能与破坏准则
• 2.1 急倾斜煤层掘进时煤的破坏类型
• 2.2 突出煤体及围岩的单轴压缩实验
• 2.3 三轴条件下煤的力学性能
• 2.4 煤（岩）体的强度准则
• 3 渗透性表征概述
• 3.1 引言
• 3.2 多孔岩体的有效应力与完整煤岩体破坏前的渗透性概述
• 3.3 煤样应力应变过程中的渗透性及其表征
• 3.3.1 体积应变
• 3.3.2 煤岩体渗透率变化的表征
• 3.3.3 煤岩体渗透率影响因素分析
• 4 煤与瓦斯突出的固流耦合失稳理论及其数学模型
• 4.1 引言
• 4.2 煤与瓦斯突出的机理
• 4.3 煤岩固体变形场基本方程的建立
• 4.3.1 含瓦斯煤的有效应力
• 4.3.2 含瓦斯煤双重有效应力的应用原则
• 4.4 孔隙瓦斯压力对煤体变形强度和煤与瓦斯突出的影响
• 4.5 平衡方程
• 4.6 几何方程
• 4.7 本构方程
• 4.7.1 煤岩流体渗流场基本方程的建立
• 4.8 煤与瓦斯突出固—流耦合数学模型
• 4.8.1 流体的渗流方程
• 4.8.2 煤岩固体的变形场方程
• 4.8.3 煤岩体骨架变形对流体渗流影响的关系式
• 4.8.4 流体渗流对煤岩体变形影响的关系式
• 4.8.5 流体渗流场和煤岩体变形场的边界条件及初始条件
• 4.9 煤与瓦斯突出的失稳判据
• 5 现场参数的测定及相关参数的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 矿区概况
• 5.2.1 矿区瓦斯地质概况
• 5.2.2 矿区瓦斯突出情况及初步分析
• 5.2.3 矿区开拓方式、通风概况
• 5.3 矿区瓦斯与地质基础参数的测定与研究
• 5.3.1 瓦斯压力的测定
• 5.3.2 煤层瓦斯含量的测定
• 5.4 矿区煤层突出危险性预测和煤岩力学性质的实验研究
• 5.4.1 概述
• 5.4.2 局部煤与瓦斯突出性指标的研究
• 5.4.3 矿区煤岩力学性质的实验研究
• 5.5 掘进工作面防突技术
• 5.5.1 石门揭煤的防突措施概述
• 5.5.2 煤巷掘进期间的防突措施简述
• 5煤煤与瓦斯突出的数值模拟'>6 C₅煤煤与瓦斯突出的数值模拟
• 6.1 引言
• 6.2 数值模拟基本原理
• 2D的基本原理'>6.3 RFPA^2D的基本原理
• 6.4 数值模拟方法实现
• 5煤层的数值模拟'>6.5 乐平矿区C₅煤层的数值模拟
• 6.5.1 模型的建立
• 6.5.2 模型边界条件的给定
• 6.6 数值模拟结果及分析
• 6.6.1 煤巷掘进时的模拟结果
• 6.6.2 石门揭煤时的模拟结果
• 6.6.3 模拟结果的分析
• 7 结论与展望
• 7.1 本文主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果