煤与瓦斯突出影响因素的模拟实验研究

摘要

煤与瓦斯突出是煤矿井下开采过程中的一种极其复杂的动力现象，对于其发生机理，目前国内外学者普遍认同综合作用假说，即煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯和煤的物理力学性质等因素综合作用的结果。基于此假说，本文在对成型煤样进行基本物理力学参数测定的基础上，利用煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室（重庆大学）自主研发的大型煤与瓦斯突出过程模拟实验台和美国声学物理公司生产的PCI-2型声发射系统进行了模拟采动条件下地应力因素中不同卸压带应力大小、煤的物理力学性质因素中煤的不同含水状态和瓦斯因素中不同吸附性气体对煤与瓦斯突出影响的物理实验，对实验过程中气体压力、煤体温度和声发射特性、突出强度、突出煤粉的分选性及粉碎性等进行了研究，取得了以下主要成果：
　　1）在向煤体充入气体的过程中，随着气体压力的升高，煤体温度随之升高，当卸压带应力和煤体含水率增加、充入气体吸附性变差时，煤体温度的升高量减小，其中气体的吸附性对煤体温度的影响最大，煤体的含水状况对煤体温度的影响其次，而卸压带应力的大小对煤体温度的影响最小；在突出发生时，瓦斯压力迅速降低，煤体温度陡然下降，煤体温度变化与卸压带应力大小关系不大，但随着煤体含水率增大，充入气体的吸附性变差，煤体温度下降量减小，且气体吸附性比煤体含水状态对突出后煤体温度变化的影响要明显；
　　2）煤体声发射特性与煤体温度变化量相关，不同荷载、不同含水状况和不同吸附性气体条件下实验过程中煤体温度的变化量增加，煤体产生的声发射Hit率峰值和累积Hit数增加，且在这三个影响因素中，卸压带应力大小、煤体含水状态和气体的吸附性三个因素对煤体内产生的声发射Hit率和累积Hit数的影响逐渐增强；
　　3）随着卸压带应力的增大、煤体含水率的降低，突出强度增大，突出对突出煤粉的粉碎效果越明显；随着充入的气体依次为He、CO2、CH4，突出强度随之降低，煤与气体CH4、CO2、He依次发生突出对突出煤粉粉碎效果随之变差，且在这三个因素中，煤体的含水状态、气体的吸附性和卸压带应力大小对突出强度和突出煤粉的粉碎性的影响逐渐减弱。

目录

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与技术路线

2 实验方法

2.1 煤样的采集加工与基本参数测定

2.2 实验设备

2.3 实验方案与步骤

3 不同荷载条件对煤与瓦斯突出的影响

3.1 气体压力与煤体温度

3.2 声发射特性

3.3 突出强度

3.4 突出煤粉的分选性及粉碎性

3.5 本章小结

4 不同含水状态对煤与瓦斯突出的影响

4.1 气体压力与煤体温度

4.2 声发射特性

4.3 突出强度

4.4 突出煤粉的分选性及粉碎性

4.5 本章小结

5 不同吸附性气体对煤与瓦斯突出的影响

5.1 气体压力与煤体温度

5.2 声发射特性

5.3 突出强度

5.4 突出煤粉的分选性及粉碎性

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续研究展望

致谢

参考文献

附录