【摘 要】
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煤与瓦斯突出是煤矿井下极其严重的动力灾害事故,极易造成人员伤亡和财产损失,国内外的研究学者对此进行了大量的研究,但是仍不能全面的解释煤与瓦斯突出过程中煤体演化和突出机理,本文设计搭建了可以模拟不同瓦斯压力、含水率、应力以及其他煤样条件的煤与瓦斯突出实验平台,开展了不同瓦斯压力、不同含水率下的煤与瓦斯突出模拟实验,分析了突出腔体内煤体在突出过程的演化特征以及巷道内煤粉运移规律,取得了如下的研究成果:
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煤与瓦斯突出是煤矿井下极其严重的动力灾害事故,极易造成人员伤亡和财产损失,国内外的研究学者对此进行了大量的研究,但是仍不能全面的解释煤与瓦斯突出过程中煤体演化和突出机理,本文设计搭建了可以模拟不同瓦斯压力、含水率、应力以及其他煤样条件的煤与瓦斯突出实验平台,开展了不同瓦斯压力、不同含水率下的煤与瓦斯突出模拟实验,分析了突出腔体内煤体在突出过程的演化特征以及巷道内煤粉运移规律,取得了如下的研究成果:（1）设计了煤与瓦斯突出模拟实验平台,配合透明的模拟巷道,实现了突出全过程的可视化。实验系统可开展不同地应力、瓦斯压力、煤体条件下的煤与瓦斯突出,可以对实验过程中突出腔体内煤体形态发展进行全过程的动态监测,对于煤层压力、巷道内瓦斯冲击压力的连续采集监测。（2）研究了不同的初始条件对于煤与瓦斯突出的影响。煤体在突出过程中,靠近突出口的煤体先发生运移,随后煤体发生层裂。突出启动后,煤体的运移速度呈现先加速再缓慢减速的过程,煤体内质点运移速度最大为6m/s。煤体的破坏过程为拉伸破坏,煤体的破坏时间极短,突出的持续时间随着瓦斯压力的增大而增大,随着煤体含水率的增加而减小。瓦斯压力较小（0.3MPa、0.4MPa）以及较高含水率（6%）时,煤体的破碎程度较小,煤体的层裂呈现先增大后减小的趋势,突出结束后煤体依旧保持层裂的状态。瓦斯压力较大（0.5MPa）以及煤体含水率较小（2%,4%）时,煤体破碎较为彻底,层裂大于一定宽度后,远离突出口的煤体开始垮塌破碎,继而被抛出腔体,在腔体尾部形成空洞。（3）突出启动后,煤体破碎被抛入巷道空间内,瓦斯压力和煤体含水率对煤与瓦斯突出强度均有着较大影响,煤与瓦斯突出强度随着瓦斯压力的增大而增大,随着含水率的增大而减小;相较于煤体含水率,瓦斯压力对于突出强度的影响更大。突出后巷道内的煤粉分布呈现正态分布形式,即靠近突出口以及巷道末端煤粉质量较小,中部质量最大;突出瓦斯压力以及煤体的含水率对于煤粉突出距离均有影响效果,瓦斯压力越大,煤粉的突出距离越远,煤粉分布更加分散;煤体含水率越大,煤粉的突出距离越小,煤粉分布越集中。图[51]表[19]参[97]
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