煤与瓦斯突出时间矢及模拟试验研究

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本文运用理论分析、试验假设、试验台设计和突出试验相结合的方法,对石门揭煤过程中的煤与瓦斯突出问题进行了研究,总结归纳了石门揭煤突出发展的时间矢和能量变化情况,并且利用试验得出在煤与瓦斯突出前、后煤体周围地应力、瓦斯压力等的变化规律,验证了发生煤与瓦斯突出的临界条件。  基于煤与瓦斯突出的综合作用假说,首先,提出了煤与瓦斯突出时间矢的概念,其次,从地应力、瓦斯压力及煤的物理力学性质等因素分析了影响煤与瓦斯突出的主要因素,认为三者之间的相互作用和相互联系的,对煤与瓦斯突出的影响也是共同作用的,并不是单一存在的;然后,是分析了煤与瓦斯突出的时间矢,先从突出的自然发展时间矢分析,将突出可划分为四个阶段,并详细描述了四个阶段的应力、瓦斯压力等的发展变化情况,并指出突出的孕育、发展和衰退是持续的动态的变化过程,而突出发动和突出终止是煤体状态的突变点,是两个点过程;最后,从人为干预的突出预警和突出响应时间矢进行分析,找到能够预防突出的有效途径,并在此基础上总结了一套较为合理的突出预警和突出管理方案,能够有效降低突出危险,减少突出事故的发生,为突出矿井的安全生产提供了管理支撑,具有十分重要的现实意义。  基于对煤与瓦斯突出能量及突出发动能量耗散规律的分析,结合热力学第一定律,得出了突出发生、发展的能量条件的表达式,并通过不同突出条件的假设,利用Matlab从能量角度分别拟合了地应力、瓦斯压力、煤体坚固性系数、掘进进尺、煤体破碎粒度分布以及突出时煤体被抛出速度等对突出发生的相互关系。  利用山东科技大学资源与环境工程学院矿山灾害预防与控制重点实验室中的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验台,构建了一套模拟石门揭煤的大型三维试验系统,首先,明确了通过试验认清和掌握煤与瓦斯突出的时间矢和能量变化情况的试验的目,其次,是在构建的试验系统的基础上进行了煤与瓦斯突出的模拟试验,通过数据传感器来采集突出时间矢中地应力、瓦斯压力和温度等的变化情况,为下一步矿井防治突出措施有了一定的指导意义。
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