高地应力条件煤与瓦斯突出冲击力演化规律研究
唐巨鹏1
任凌冉1
潘一山2
张昕1
余泓浩1
1.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新 1230002.辽宁大学物理学院,辽宁沈阳 110036
摘要：随着开采深度和强度增加,煤与瓦斯突出动力灾害频发,冲击力致灾机制成为目前研究的主要方向.为进一步揭示高地应力条件煤与瓦斯突出冲击力演化规律及破坏机制,采用自主研发的煤与瓦斯突出全过程模拟巷道系统,引入冲击力和声发射监测技术,以 45%CO2 和 55%N2 混合气体压力模拟煤层瓦斯压力,以轴压模拟上覆岩层应力作用,围压模拟围岩应力作用,以平煤十一矿突出煤层为研究对象,考虑埋深为 600、800、1000、1200、1400和 1600m的地应力条件,进行了煤与瓦斯突出模拟试验,分析了煤-瓦斯两相流运移过程、煤粉分布及冲击力演化特征,得到了瓦斯压力、临界瓦斯压力、试验有效应力、声发射信号与冲击力之间的影响关系规律,从煤与瓦斯突出能量转化角度分析了瓦斯内能向冲击动能,即瓦斯压力向冲击力转化特征.研究结果表明:①突出孕育阶段受力情况及破坏程度影响突出发生后冲击力在巷道内传播特性,随模拟埋深增加,冲击力演化特征愈发复杂,具有明显脉冲特征,且随脉冲特征出现冲击力升高.②脉冲特征划分为高频阶段和低频阶段,高频阶段煤?瓦斯两相流速度快、强度高、突出危险性强;低频阶段危险性随突出发展进程逐渐减弱.③突出两相流动能主要由瓦斯内能提供,部分瓦斯压力转化成冲击力,冲击力强弱主要由瓦斯压力决定,在高地应力作用下,深部煤体相对浅部更易发生煤与瓦斯突出.④突出开始时,声发射振铃计数峰值点早于冲击力峰值点,声发射信号更早监测到突出危险性,但冲击力更能具象反映煤体破裂情况,声发射振铃计数出现陡增时,伴随脉冲特征出现,但脉冲特征出现不一定对应声发射振铃计数陡增.
关键词：煤与瓦斯突出高地应力冲击力脉冲特征声发射信号
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(51874165)辽宁省兴辽英才计划资助项目(XLYC1902106)
论文发表日期：2023-08-25
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：13( 116-128 )
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