基于非稳态扩散的复合煤体能量失稳致灾研究
秦玉金1
苏伟伟1
卢守青2
李铭杰2
1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁沈阳 113122;煤炭科学研究总院,北京 1000132.青岛理工大学安全科学与工程系,山东青岛 266520
摘要：在我国由于地质构造作用的影响,导致煤层中多存在原生结构煤和构造煤分层的现象;而构造煤的存在导致复合煤层突出危险性急剧增加,这严重制约我国煤矿安全生产.根据软硬复合煤体瓦斯的扩散状态,模拟分析了非稳态扩散复合煤体的力学失稳规律;建立了非稳态扩散的吸附瓦斯膨胀能计算模型,探讨了稳态扩散和非稳态扩散对于吸附瓦斯膨胀能的影响,从能量角度分析了吸附瓦斯膨胀能对突出的控制作用,阐释了非稳态扩散复合煤体的突出失稳致灾机制.结果表明:复合煤层中构造煤的存在能够增加其邻近原生结构煤的塑性破坏程度,提高了原生结构煤塑性区内的瓦斯运移速度,进而增加煤与瓦斯突出危险性;非稳态扩散条件下原生结构煤和构造煤的吸附瓦斯膨胀能是稳态扩散条件的 0.50～0.57倍和 3.36～3.38倍,复合煤层中由于构造煤的存在导致原生结构煤内部裂隙-基质系统间产生巨大的瓦斯浓度差,使得原生结构煤基质内部的吸附瓦斯迅速解吸,增加邻近原生煤中吸附瓦斯膨胀能,进而使得复合煤层的突出危险性显著增加.
关键词：非稳态扩散原生结构煤构造煤复合煤层煤与瓦斯突出
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：辽宁省自然科学基金资助项目(2022-KF-23-05)
论文发表日期：2024-07-25
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( 126-138 )
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