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標(biāo)題: 煤巷掘進突出危險性分析 [打印本頁]
作者: 元計算    時間: 2013-8-21 17:07
標(biāo)題: 煤巷掘進突出危險性分析
煤巷放炮掘進幾何模型如圖1示,，煤層抗拉強度 = 0.6MPa,，初始瓦斯壓力 = 1.22MPa，地應(yīng)力為9MPa量級（埋深約360m）,。
1.8m´1.8m1 W2 m3 `0 W$ ]0 P$ w5 @
開挖
# p: l/ f% H% S2 r+ j7 f
煤巷
3 }3 b8 B& ]1 a! z  j
7.2m
4 e* D- I* B0 I" ^  |
7.2m
1 s* A* L0 S# E( x5 ~
19.5m9 m0 }- [' R+ y, \' S
頂板
7 E1 J& P3 T5 v) e6 [9 R
煤層7 L8 Y. d, P" r
底板+ r; B2 }* f5 S* i) d6 z, P
5 g, j7 ~5 b2 \9 |
(, 下載次數(shù): 123) ) c! Z- @8 U' [8 F/ q& m
圖1  煤巷放炮掘進幾何模型（煤巷有支護）
計算參數(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)
抗剪強度期望值     抗剪強度的Weibell模數(shù)
抗拉強度 = 0.6MPa               抗拉強度的Weibell模數(shù)
氣固耦合：有效應(yīng)力系數(shù)
導(dǎo)出量：滲流特征時間
原始瓦斯含量 ＝22.7kg/m3 ~ 28m3/m3
計算第1到22步為第一階段,，歷時9.75´105秒（11.28天），形成初始場,，排放瓦斯~6方,。第23步時放炮開挖，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 的計算值，當(dāng) 大于+1為拉伸破壞區(qū)（包含瓦斯壓力的貢獻）,，小于-1為剪切破壞區(qū)（與瓦斯壓力無關(guān)）,。
(, 下載次數(shù): 111) 7 E9 \8 G1 k2 l0 w+ d8 M; v* S; k+ m
圖2  煤巷放炮掘進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，支護前端頂煤有破裂）
炮掘' ^, ^. l5 k1 L) m
(, 下載次數(shù): 129)
9 t. B, ]: x$ M6 ^0 n% E圖3  煤巷放炮掘進步中心剖面的損傷破壞分布
炮掘
. I  f0 O/ E) U" U
(, 下載次數(shù): 116) $ e) P, ?7 P* J" N& V
圖4  煤巷放炮掘進第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
- L: f+ n% u9 I3 Q1 Y) [  w
(, 下載次數(shù): 121) . l: ?0 D$ N+ I0 d0 F8 A/ v$ P& w2 \8 Z
圖5  煤巷放炮掘進第20非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
炮掘# O5 f; H# T1 l  Q4 `' c
(, 下載次數(shù): 124)
, k- F% X* h, L' ]圖6  煤巷放炮掘進第40非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
(, 下載次數(shù): 144) 7 h% _# B9 e& i
圖7  煤巷放炮掘進第81非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
由圖可見，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趨緩,，剪切滑移帶仍在發(fā)展,。
圖8~9為煤巷掘進前和放炮瞬間的瓦斯壓力分布。
(, 下載次數(shù): 122)
! L9 [: H3 I6 V2 I; m( x圖8  煤巷放炮掘進前中心剖面的瓦斯壓力分布
炮掘
& ~. Z- R, f. ?1 |
(, 下載次數(shù): 124)
/ n/ k6 J- k4 l+ U- w圖9  煤巷放炮掘進步中心剖面的瓦斯壓力分布
煤巷放炮掘進時,，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( [" |# N  }4 O  T; v
煤層- {0 F. `" Z" p9 x8 `
底板' p4 X! r2 _6 W4 t9 v
頂板
  M3 X' e. |7 z: u" b. m
開挖形成的新煤壁; s/ S& o6 g% Q
尚未支護的頂煤, s! c% s4 [& o
已支護的頂煤
- `$ h9 p/ Q3 @/ |; U/ U& u
剪切滑移帶/ D, {  `3 a! w
新煤壁前方的破裂區(qū)
+ |5 |, B1 p9 S
(, 下載次數(shù): 115)
0 ^7 [5 I' A2 }* p6 k7 |圖10  煤巷放炮掘進第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。相對于該煤層約18m3/m3的瓦斯含量,，排放量還少,。計算顯示，炮掘進尺已接近原始瓦斯壓力區(qū),，突出危險性很大,。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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