碎软煤层空气动力造穴力学响应特征与破坏过程模拟
程斌
中煤科工西安研究院(集团)有限公司,陕西 西安 710077
摘要：空气动力造穴作为一种针对碎软煤层的局部消突手段,在淮南矿区进行了应用并取得了良好效果.但空气动力造穴机理尚不明确,注气压力、保压时间等关键参数也无从优化.基于空气动力造穴实际工况,首先开展了快速卸载围压三轴压缩试验,对煤体快速卸载过程所表现出的力学特征进行测试;之后进行了空气动力造穴数值模拟试验,选择注气压力、保压时间作为变量,对注气增压过程中孔隙压力变化规律及单次放喷(快速卸压)过程煤体破坏深度进行研究.结果表明:随着围压卸载速率的增加,煤体在试验中所表现出的抗压强度、抗拉强度、黏聚力等参数降低,内摩擦角增大,煤体在快速变化的应力环境下更容易被破坏;当注气增压、保压时间不足 60 min时,孔隙压力与保压时间成正比;单次注气-放喷过程煤体破坏深度为 65 mm左右,注气压力与煤体破坏深度成正比.空气动力造穴煤体破坏机理:向煤层洞穴内注入高压气体后快速放喷,在短时间内煤体孔隙压力大于煤层洞穴气压,使煤骨架所受有效拉应力大于煤体抗拉强度,从而剥离煤体.
关键词：煤层瓦斯空气动力造穴三轴压缩数值模拟局部消突石门揭煤
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2022-2-TD-ZD007)中煤科工西安研究院(集团)有限公司科技创新基金资助项目(2024XAYJS02)
论文发表日期：2025-05-31
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：12( 209-220 )
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