卸压速度对构造煤突出过程中瓦斯膨胀能的控制作用
蒋静宇1
史孝宁2
王成浩3
程远平2
黄一鸣2
1.中国矿业大学煤矿灾害防控全国重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏 徐州 221116;中国矿业大学安全工程学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学人工智能研究院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学贵州研究院,贵州 贵阳 5500012.中国矿业大学煤矿灾害防控全国重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏 徐州 221116;中国矿业大学安全工程学院,江苏 徐州 2211163.中国矿业大学人工智能研究院,江苏 徐州 221116
摘要：煤与瓦斯突出(简称"突出")多发生在构造煤层.瓦斯膨胀能是参与突出的重要能量之一.构造煤体在突出连续发展阶段中将经历连续复杂的卸压过程,为了明确卸压速度在突出连续发展过程中对瓦斯膨胀能的控制作用机理,选取地质构造复杂、突出灾害治理难度较大的平煤十三矿突出煤层煤样为研究对象,开展了不同卸压速度条件下的构造煤型煤三轴加载试验、筛分试验和煤粒瓦斯解吸扩散动力学试验.基于试验结果揭示了不同卸压速度条件下构造煤体的粉化特征和瓦斯解吸规律,反算了不同卸压速度条件下破碎煤体的瓦斯解吸量和瓦斯膨胀能,提出了一种突出连续发展过程中的正反馈模型.结果表明:卸压对煤样强度和抵抗变形的能力具有一定的弱化作用,卸压速度越大,弱化作用越强,越容易发生破坏.随着卸压速度的提高,煤样破碎后的粉化程度增强,瓦斯解吸量亦随之增高,导致瓦斯膨胀能增大.卸压速度从 0.01 MPa/s增大至0.1 MPa/s时,破碎煤样的瓦斯膨胀能增加了 21.05%～40.00%.卸压速度的增大,使得构造煤样的破碎程度、气体流动通道和煤体内能增加,初始瓦斯解吸量也随之增加,最终导致瓦斯膨胀能的增加.研究表明卸压速度对诱导突出连续发展有着关键作用,其控制瓦斯膨胀能的正反馈过程不断循环是影响构造煤层突出连续发展的重要因素.
关键词：煤与瓦斯突出卸压速度粉化作用瓦斯膨胀能正反馈循环
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174217)
论文发表日期：2024-11-28
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( 4473-4485 )
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