以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出简化力学模型

《以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出简化力学模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第16卷第2期焦作工学院学报VO】16I997年3胄JOURNALOFHAOZUOINSTITUTEOF．rECHNOLOGYMaf．1997一二。以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出／7简化力学模型弓／杨陆武彭立世(中国矿业太学北京研究生部北京100083)(焦作工学院瓦斯地质研究所)摘要从能量的角度分析计算了堞与瓦新突出中诈用于堞体的动力和堞体奉身的阻力，建立了烈堞体蛄构为基础的堞与瓦新宪出筒化力学模型，定量讨论了堞与瓦新突出的力学过程，并培出了其构造堞桩界厚度判据．关

2、键词堡竺丝L堆与墨堂j韭_塑苎．立芏搓型缘中圈法分娄号TD712TD31、第一储简介桶估武，男，t964年生，中国矿业失学北京研究生部在读博士生．A‰IIMechanicalModelfor恤ItmdGasOutburstsBtmed∞CoalStr~tme／YaugLmctsL／／ridingGraduateSchool，CUMT，Be[1ing1000~3AbstractThedrivingDowerandr~stangcofcoal-bodyincoalandgasoutburstshavebeenanaly

3、~dandca1cI】la∞dinformsofenergy．ASimp~ficdmodelforoutburstsissetupotltheba·sisofthere．archofc~al-bodySL~JCtUFe．Themechanicalproce~ofoutburstsisalsodiscussedquantltire．And丑napproachtoobtainingthedisturbedcoalthickness，adeterminedconditionfor也coutburstsispresente

4、dKeywords∞a1-bodystructure；coalandgasoutburst；disturbedcoal；F窿css；皿础anic曩lmode]煤与瓦斯突出是一个极其复杂的动力现象．对这种现象的认识目前基本上统一到了综台假说上．虽然对地应力、瓦斯和煤的物理力学性能三者各有侧重，坦对突出本身就是一个释放能量、破坏煤体的力学过程这一点却是观点一致的．经过大量的现场调查和实验研究，人们发现煤与瓦斯突出总是发生在煤体结构严重破坏的软煤分层中．这一客观事实可以给我们以某种启示：地应力和瓦斯的作用是可以统一到煤体

5、结构的内涵上来的．实际上，有关的构造煤研究资料已经表明：(1)构造煤发育区由于煤体孔隙度大，渗透性差而成为瓦斯的良好富集带．(2)构造煤具有瓦斯解折快的特点．(3)构造煤发育区本身就是地下一定摞度处容易引起应力集中的弱面．(4)煤体结构力学性质研究表明，构造煤抵抗外来破坏豹能力最小，阻力最小．因此，在煤岩层和瓦斯组成的力学系统中，构造煤起到了非常核心的作用．煤与瓦斯突出发生与否就取决于地压和瓦斯膨胀能对煤壁(关键是构成煤壁的构造煤)所产生的侧向压力的大小与煤体抵抗能力两方面的消长关系．具体一点说，如果将煤与瓦斯突出

6、当作牧稿丑期：1996O—l々维普资讯http://www.cqvip.com·58·焦作工学皖学报一个力学过程来考察，它必然有一个作用于物质实体一一构造煤上的动力，同时煤体也会产生抵抗力，即殂力。当阻力大于动力时，突出就放有效地遏制，而当阻力小于动力时，突出就不可避免地发生了。但在考察这一过程时，如果仅从力本身这个概念出发，由于组成力学系统的各种作用力复杂多变，很难得到系统、全面的认识．但如果从力的作用结果即能量这个角度来考察力，我船就可以通过一定的试验手段来定量计尊各种力的作用效果，预测煤与瓦斯突出不仅是可能的

7、而且也是可行的，】募本樟珏lI煤与瓦斯突出的发生是三个主要因素综台作用的结果．这三个要素是地压、高压瓦斯和煤的结构性能．整个突出过程由地压和瓦斯提供能量，煤体是这个过程动力的受体和阻力的主体．它在承受地应力潜能和瓦斯膨胀能的共同作用的同时，根据自身抵抗能力的不同，保持一定限度内的稳定性煤体的抵抗能力可以著作是构成煤体的颗粒之间的摩擦力和颗粒抵抗破碎的能力，因此它不仅与煤体所处的应力环境(比如上覆岩层压力、围压条件、构造环境等)有关，而且也随着煤体结构的不同而不同根据能量守恒定律，在一定条件下的煤体的抵抗能力应该是它

8、抵抗外力所儆的功，也等于外力破坏这些煤体所做的功(简称破坏功)突出还有一个抛出煤体的过程，这也是要消耗能量的，在数值上应该等于外力对它所做的抛出功．因此，在由煤岩层和瓦斯组成的这样一个力学系统中，以煤体为中介，就有四种相互作用和相互转化的能量体系．它们之间的消长关系构成了煤与瓦斯突出全过程的力学内掘当瓦斯髓和地应力潜能大于煤体的破坏能和抛出能时就发生煤与瓦斯