煤与瓦斯突出过程的力学作用机理.PDF

　第３３卷第１２期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３３　Ｎｏ．１２　 　２００８年 １２月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｄｅｃ．　 ２００８　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２００８）１２－１３６８－０５ 煤与瓦斯突出过程的力学作用机理 １，２ １ １ 胡千庭 ，周世宁 ，周心权 （１中国矿业大学 （北京）资源与安全工程学院，北京　１０００８３；２煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆　４０００３７） 摘　要：以 “煤与瓦斯突出是一个力学破坏过程”的认识为前提，通过理论分析和数值模拟， 对煤与瓦斯突出过程的力学作用机理进行了深入研究．对突出的准备、发动、发展和终止过程重 新进行了划分，给出了各个过程详细的描述．在突出准备阶段，围岩发生应力集中和强度破坏， 为后续的失稳创造了条件．突出的发动是围岩的突然失稳以及失稳煤岩的快速破坏和抛出．突出 的发展是突出孔洞壁煤体由浅入深逐渐破坏并抛出的过程，主要受控于孔洞壁煤体的应力分布以 及孔隙和裂隙中的瓦斯压力对煤的拉伸和剪切破坏，并可分为粉化和层裂２个阶段．突出孔壁受 堆积煤岩的支撑或孔洞形状变化促使孔洞壁煤体受力状态的改变是突出终止的主因． 关键词：煤与瓦斯突出；力学；机理；失稳 中图分类号：ＴＤ７１３１　　　文献标识码：Ａ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｏｃｅｓｓ １，２ １ １ ＨＵＱｉａｎｔｉｎｇ ，ＺＨＯＵＳｈｉｎｉｎｇ，ＺＨＯＵＸｉｎｑｕａｎ （１ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：“Ｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｉｓａｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓ”，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｓｔａｎｄｐｏｉｎｔ，ａｎｉｎｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｏｆ ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｓｔａｒｔ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｓｔｏｐｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｗｅｒｅｄｉｖｉｄｅｄａｇａｉｎ，ａｎｄａｄｅ ｔａｉｌｅｄｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆｏｒｅａｃｈｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔ，ｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅ ｏｃｃｕｒｉｎｗａｌｌｒｏｃｋ，ｔｈｉｓｍａｋｅｓｉｔｐｏｓｓｉｂｌｅｆｏｒｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｄｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔａｒｔｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｉｓａｓｕｄｄｅｎｄｅｓｔａ ｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｗａｌｌｒｏｃｋ，ａｎｄｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｂｒｅａｋａｇｅａｎｄｔｈｒｏｗｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ ｏｕｔｂｕｒｓｔｉｓａｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌｂｒｅａｋａｇｅｉｎｃａｖｉｔｙｗａｌｌｆｒｏｍｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌｐａｒｔｔｏｄｅｅｐｐａｒｔ，ａｎｄｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｖｉｔｙｗａｌｌａｎｄｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｃｏａｌｏｎａｃｃｏｕｎｔｏｆｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｐｏｒｅｓａｎｄｆｒａｃ ｔｕｒｅｓ，ａｎｄｉｔｃ