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题名采动影响煤与瓦斯突出中的孔隙压力与温度变化
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作者
张建国
王满
张东明
余北辰
王玉杰
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机构
炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室
中国平煤神马能源化工集团有限责任公司
重庆大学资源与安全学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期4486-4494,共9页
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基金
煤矿灾害动力学与防治国家重点实验室科研基金资助项目(2011DA105287-zd201804)
国家自然科学基金资助项目(52304265)。
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文摘
煤与瓦斯突出是采动应力等多重因素作用下,煤层发生破裂并伴随瓦斯迅速释放的复杂现象。深入剖析突出过程中应力、孔隙压力及温度的动态变化,对于揭示煤与瓦斯突出的本质机理、制定有效的煤矿突出防治措施具有重要意义。为了研究采动应力变化对煤与瓦斯突出过程的诱导机制,结合平煤十二矿戊组煤与己组煤部分区域上下叠加关系造成的煤体支承压力异常现象,利用多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统开展了煤与瓦斯突出模拟试验,试验过程中详细记录了气压与温度的动态变化,并深入探讨了动荷载持续作用对煤与瓦斯突出过程气体压力与温度的影响。结果表明:采动应力持续加载造成应力集中现象加剧,引起煤体孔隙裂缝面积减小,内部孔隙压力升高,促进了煤与瓦斯的流动和传输,可能提前诱导煤与瓦斯突出。高频动荷载会使孔隙压力上升更快,当达到爆破临界压力导致突出事件发生,大量气体迅速释放,气体压力急剧下降。在温度演化方面,初始注气阶段由于气体分子间相互作用力增强、气体压缩过程中做功转化为热能以及气体的逐渐释放,煤体内部温度呈现上升趋势。随着进入吸附平衡阶段,内部气体压力趋于稳定,煤体内部的热量逐渐向外环境散失,温度略有下降。在注气诱导突出阶段,动荷载和气体注入的共同作用使腔体内部煤体温度再次升高。而在诱发突出阶段,由于气体的快速释放,温度大幅度下降。在煤矿生产中,制定控制煤与瓦斯突出事故的措施时,必须充分考虑采动应力对突出过程的影响。
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关键词
煤与瓦斯突出
采动应力
温度
孔隙压力
煤层形态
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Keywords
coal and gas outburst
mining stress
temperature
pore pressure
coal seam morphology
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分类号
TD713
[矿业工程—矿井通风与安全]
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题名考虑软弱夹层厚度的岩体力学响应及破坏特征研究
被引量：16
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作者
赵宏刚
张东明
蒋长宝
余北辰
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机构
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
重庆大学资源与安全学院
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期969-980,1030,共13页
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基金
国家自然科学基金(No.51874053,No.51674048)。
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文摘
作为一种典型的地质结构,软弱夹层与硬脆性岩体共同形成了围岩层状复合结构,进而显著影响着隧洞围岩的稳定。以往对含软弱夹层的复合岩石的研究多集中于单轴、双轴或常规三轴,对隧洞临空面处真三轴应力路径下的复合围岩力学性质和破坏特征缺乏分析讨论。通过制作的含不同厚度的软弱夹层复合岩样,探讨了软弱夹层厚度对隧洞临空面围岩力学响应和破坏特征的影响。研究表明:软弱夹层厚度显著影响着复合岩样峰值应力和应变,随着厚度的增大,软弱夹层上方岩块向临空面方向的滑移变形逐渐增大,软弱夹层压缩变形逐渐减小;复合岩样靠近临空面的岩石单元破坏模式随着软弱夹层厚度的增大逐渐由拉剪混合破坏转变为张拉破坏,且宏观裂隙数量和破坏范围均逐渐减小,而远离临空面的岩石单元则由剪切破坏逐渐转变为基本无损伤断裂;不同厚度的隧洞侧帮复合围岩的破坏区域均集中在软弱夹层及其上方围岩处,软弱夹层下方围岩则基本保持稳定;在应力分布方面,软弱夹层厚度越大,最大压应力越向深部软弱夹层处转移,而拉应力区分布范围越小,但拉应力区深度越大。
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关键词
软弱夹层
滑移变形
拉剪混合破坏
最大压应力
拉应力
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Keywords
weak interlayer
sliding deformation
mixed tension and shear failure
maximum compressive stress
tensile stress
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分类号
TU452
[建筑科学—岩土工程]
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