断层岩柱瓦斯超前突出机理数值模拟及防护厚度
王志荣
王泉更
陈玲霞
李亚坤
1.郑州大学 水利与环境学院,河南郑州,4500012.郑州大学 水利与环境学院,河南郑州,4500013.郑州大学 水利与环境学院,河南郑州,4500014.郑州大学 水利与环境学院,河南郑州,450001
摘要：针对矿井巷道掘进面前方遭遇含瓦斯断层时,安全岩柱内的沉积界面将会遭受气体损伤作用的问题,通过ABAQUS软件的二次开发,基于流-固耦合理论和T-P损伤演化准则的cohesive单元,对豫西大平煤矿21轨道下山一次大型瓦斯突出事故进行数值模拟.计算结果表明:由于受巷道开挖所产生的二次应力与断层带瓦斯压力的共同作用,前方岩柱内两个沉积界面将优先产生损伤软化现象.随着巷道向断层带的推进,气体的侵蚀作用不断加强,沉积界面的损伤急剧增加并向掘进面延伸.当掘进面距离前方断层分别为19,17,15 m时,上层面相应产生6.2,9.7,13.4m长的损伤裂隙;下层面相应延伸距离较短,仅产生4.1,4.6,4.8m长的损伤裂隙.与此同时,上层面瓦斯急剧渗透扩展,在掘进面前方1～2m处开始出现3.5 MPa的孔隙气压升高带.由此可见,界面差异性强的上层面相对较弱的下层面容易损伤,而且损伤后的沉积界面优先产生相应的渗流扩散现象.当损伤沉积界面最终贯通掘进面与断层面之间的岩柱,即裂隙损伤长度达到极限岩柱安全厚度时,瓦斯将突破岩体阻抗并产生冲击地压.
关键词：沉积界面损伤软化瓦斯渗透扩展超前突出岩柱安全厚度
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(41272339)
论文发表日期：2016-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 289-296 )
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