煤與瓦斯突出能量耗散機(jī)理理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，我國煤礦開采總量持續(xù)增加，隨著淺部資源的日漸枯竭，礦井開采向深部延伸，開采條件趨于復(fù)雜，煤礦瓦斯動(dòng)力災(zāi)害日漸增多，尤其是煤與瓦斯突出，給煤礦開采帶來了巨大的挑戰(zhàn)。然而，關(guān)于煤與瓦斯突出的機(jī)理目前還不清楚，僅處于假說階段，給煤與瓦斯突出的治理帶來了一定的局限性。為了深入研究煤與瓦斯突出作用機(jī)理，基于煤與瓦斯突出綜合作用假說，采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對煤與瓦斯突出的能量耗散情況進(jìn)行了深入分析，并建立了煤與瓦斯突出數(shù)學(xué)模型

2、。主要取得了以下成果：
　?。?）從理論上分析了煤與瓦斯突出的能量耗散關(guān)系，得到了突出的能量主要來源于煤巖體的彈性潛能和瓦斯內(nèi)能，突出的耗散能主要包括破碎功、移動(dòng)功和摩擦功等，并給出了相應(yīng)的計(jì)算公式；
　?。?）設(shè)計(jì)了機(jī)械功破煤實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同的落錘次數(shù)提供不同的能量，研究了突出煤和非突出煤的破碎情況，得到了突出煤和非突出煤的單位質(zhì)量新增表面積都與能量（落錘次數(shù)）呈對數(shù)函數(shù)分布；換算直徑與能量（落錘次數(shù)）呈冪函數(shù)分布；

3、　?。?）進(jìn)一步分析了機(jī)械功破煤實(shí)驗(yàn)的粒徑小于0.075mm的煤顆粒的分布情況，得到了小于0.075mm的煤粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù)雖然很低，但其擁有巨大的表面積，說明煤體新增表面積與煤體粒徑成反比。因此，突出發(fā)生后，較小顆粒的煤粒越多，新生成的表面積越大；
　?。?）研制了高壓氣體瞬間對稱卸壓破煤試驗(yàn)裝置，進(jìn)行了突出煤、非突出煤以及型煤不加壓和突出煤、非突出煤的加壓瞬時(shí)卸壓實(shí)驗(yàn)，得到了煤體瞬時(shí)卸壓時(shí)破碎與煤體的物理力學(xué)性質(zhì)、地應(yīng)力以及瓦斯作