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標(biāo)題: 煤巷掘進(jìn)突出危險(xiǎn)性分析 [打印本頁(yè)]
作者: 元計(jì)算    時(shí)間: 2013-8-21 17:07
標(biāo)題: 煤巷掘進(jìn)突出危險(xiǎn)性分析
煤巷放炮掘進(jìn)幾何模型如圖1示,，煤層抗拉強(qiáng)度 = 0.6MPa，初始瓦斯壓力 = 1.22MPa,，地應(yīng)力為9MPa量級(jí)（埋深約360m）,。
1.8m´1.8m5 E: i# W& M' V4 @1 |
開(kāi)挖
) V3 d* h% \' R
煤巷
6 z6 N7 L6 {1 S
7.2m
( [/ a5 `' A9 s! l
7.2m0 O9 L, a# }8 f/ r; n4 @
19.5m/ K* B9 t# _6 z& {# [8 \0 t
頂板/ x! L" N- S% N6 b
煤層
1 g) D) j/ }/ v! W
底板- V: N- f5 k, h8 K1 w

/ k6 |; U( H: u% x/ U" A
(, 下載次數(shù): 117) % ]! r- u  ?2 x% _7 F4 F
圖1  煤巷放炮掘進(jìn)幾何模型（煤巷有支護(hù)）
計(jì)算參數(shù)為
氣體：瓦斯粘性系數(shù) ,，瓦斯密度
煤層：煤樣孔隙率                煤樣滲透率
吸附常數(shù)
楊氏模量期望值      楊氏模量的Weibell模數(shù)
抗剪強(qiáng)度期望值     抗剪強(qiáng)度的Weibell模數(shù)
抗拉強(qiáng)度 = 0.6MPa               抗拉強(qiáng)度的Weibell模數(shù)
氣固耦合：有效應(yīng)力系數(shù)
導(dǎo)出量：滲流特征時(shí)間
原始瓦斯含量 ＝22.7kg/m3 ~ 28m3/m3
計(jì)算第1到22步為第一階段,，歷時(shí)9.75´105秒（11.28天）,，形成初始場(chǎng),，排放瓦斯~6方,。第23步時(shí)放炮開(kāi)挖,，發(fā)生瓦斯突出，煤巖體中心剖面破裂區(qū)域如圖2~7所示,。圖中顏色表示破壞標(biāo)記 的計(jì)算值,，當(dāng) 大于+1為拉伸破壞區(qū)（包含瓦斯壓力的貢獻(xiàn)），小于-1為剪切破壞區(qū)（與瓦斯壓力無(wú)關(guān)）,。
(, 下載次數(shù): 108)
- y, @* _, F. ^/ J# f% R* A圖2  煤巷放炮掘進(jìn)前中心剖面的損傷破壞分布
（上隅角和正壁面附近煤體破裂最嚴(yán)重,，支護(hù)前端頂煤有破裂）
炮掘
8 |9 M4 |6 @" X: @0 l- K
(, 下載次數(shù): 126)
0 R$ G9 \& A* C' w5 C' ^圖3  煤巷放炮掘進(jìn)步中心剖面的損傷破壞分布
炮掘5 T+ c% _8 I& s2 a
(, 下載次數(shù): 114)
, R8 \$ Y; `0 ~圖4  煤巷放炮掘進(jìn)第10非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
（淺到紅色為拉伸破裂區(qū)，深藍(lán)色為剪切滑移破裂帶,，向前方和上方發(fā)展）
炮掘
) f$ `  ^: n& _( h4 f2 e4 p
(, 下載次數(shù): 117)
% K+ Y2 Z. f0 X9 A) x圖5  煤巷放炮掘進(jìn)第20非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
炮掘
' X' S/ Q( C3 D+ S& Q+ i
(, 下載次數(shù): 118) 4 a% h- u4 _7 G) T3 A8 K
圖6  煤巷放炮掘進(jìn)第40非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
(, 下載次數(shù): 133)
+ }6 H7 y4 r2 M( z/ t0 w( A5 S圖7  煤巷放炮掘進(jìn)第81非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
由圖可見(jiàn),，演化到第20非平衡步后，以拉伸破裂為特征的瓦斯突出陣面推進(jìn)趨緩,，剪切滑移帶仍在發(fā)展,。
圖8~9為煤巷掘進(jìn)前和放炮瞬間的瓦斯壓力分布。
(, 下載次數(shù): 117) % B# U% T7 y( i: v- O
圖8  煤巷放炮掘進(jìn)前中心剖面的瓦斯壓力分布
炮掘
4 W6 V) w( H3 E; d
(, 下載次數(shù): 117) . ~. M$ h6 v3 i2 X
圖9  煤巷放炮掘進(jìn)步中心剖面的瓦斯壓力分布
煤巷放炮掘進(jìn)時(shí),，工作面新煤壁發(fā)生明顯滑移,，在上隅角往里的煤體中形成剪切滑移帶，如圖10所示,。
炮掘
; u9 m4 ^4 w7 \# ~% b9 W! z) c
煤層& f2 u7 i: _( q8 _+ H- e
底板
( T; \% _/ z; ]/ O$ h) l
頂板
# s% k  p0 p4 \* M) U
開(kāi)挖形成的新煤壁
1 f* S/ S: H7 s! i# P) N" A
尚未支護(hù)的頂煤7 P7 {  F+ q/ ?# e% ~
已支護(hù)的頂煤: ]# N* ]' l4 Q2 M$ V5 H7 x
剪切滑移帶: b# u( V) N7 A  _# K# X
新煤壁前方的破裂區(qū)
# w* B! s, P+ Z3 `4 Y
(, 下載次數(shù): 112) + H6 ?: e9 X+ I
圖10  煤巷放炮掘進(jìn)第40非平衡步中心剖面的煤巖變形狀態(tài)
   
自然排放瓦斯11天多,，僅釋放瓦斯5.6m3。相對(duì)于該煤層約18m3/m3的瓦斯含量,，排放量還少,。計(jì)算顯示，炮掘進(jìn)尺已接近原始瓦斯壓力區(qū)，突出危險(xiǎn)性很大,。該次煤巷炮掘瓦斯突出粉化煤量約14m3,。拋煤速度約為31m/s，突出波超壓約20kPa,。




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