【摘 要】
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煤与瓦斯突出是煤矿生产中一种严重的动力灾害,主要发生在地质构造破坏带。爆破技术在煤矿生产中的应用越来越广泛,然而,在实际的应用过程中,当爆破应力波扰动到地质构造区域的煤岩,容易诱发煤岩瓦斯动力灾害。为深入探讨煤矿井下爆破作业扰动正断层构造区域煤岩的稳定性问题,通过搭建爆破模拟试验平台,进行正常煤层和发育有正断层煤层的爆破相似模拟试验,结合数值模拟对比分析了试样的裂纹扩展、应力变化和煤岩破坏规律;根
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煤与瓦斯突出是煤矿生产中一种严重的动力灾害,主要发生在地质构造破坏带。爆破技术在煤矿生产中的应用越来越广泛,然而,在实际的应用过程中,当爆破应力波扰动到地质构造区域的煤岩,容易诱发煤岩瓦斯动力灾害。为深入探讨煤矿井下爆破作业扰动正断层构造区域煤岩的稳定性问题,通过搭建爆破模拟试验平台,进行正常煤层和发育有正断层煤层的爆破相似模拟试验,结合数值模拟对比分析了试样的裂纹扩展、应力变化和煤岩破坏规律;根据试验结果结合事故案例从理论上分析了正断层构造区域爆破扰动影响下煤与瓦斯突出动力灾害发生的过程和原因。取得的主要结论如下:(1)受正断层上下盘煤层的影响,炮孔垂直方向上最大拉应力是水平方向上的1.39倍;含断层试样中炮孔垂直方向上的最大拉应力是正常煤层试样的1.17倍。对比发现含断层试样在炮孔垂直方向上的应力曲线变化更为复杂、应力峰值更大、作用时间更长。(2)受爆破应力的影响,两试样表面的裂纹扩展状态存在明显不同,正常煤层试样裂纹发育呈现以炮孔为中心向外辐射状;含正断层试样中炮孔和正断层上盘煤层的连线方向上的裂纹数量及密度明显多于炮孔其他方向。(3)通过超声波CT检测爆破前后的试样可知,正常煤层试样中,过煤层的检测面超声波波速下降程度较小,下降了 18.78%;含断层试样中,过正断层下盘煤层的检测面超声波波速下降了 26.40%,过正断层上盘煤层的检测面超声波波速下降了 35.01%,对比可知,含断层试样中煤层受损情况比正常煤层试样受损情况更为严重。(4)数值模拟发现两模型的煤层与岩层的交界处有明显应力集中,而在正断层模型中,受正断层构造影响,在煤层下方炮孔周围出现了明显的环形应力集中。(5)结合试验结果对滴道盛和煤矿立井“4·4”较大煤与瓦斯突出事故案例分析,认为事故发生区域具备煤与瓦斯突出发生的基本物质基础及动力条件,爆破掘进过程中爆破产生的裂纹向正断层上下盘煤层发育,岩层裂隙与煤层裂隙、爆破孔周围裂隙相互贯通;爆破扰动促使煤层吸附瓦斯解析,破碎的煤岩为瓦斯动力灾害的发生提供了弱面和瓦斯流动通道,风煤钻施工扰动影响到正断层构造带爆破作用区域,是该类煤与瓦斯突出事故发生的重要原因。图[40]表[12]参[77]
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