煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律研究
唐巨鹏1
张众华2
潘一山3
任凌冉2
张昕2
黄磊2
1.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新 123000;沈阳大学环境学院,辽宁沈阳 1100442.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新 1230003.辽宁大学灾害岩体力学研究所,辽宁沈阳 110036
摘要：煤与瓦斯突出是威胁我国煤矿安全生产最严重的动力灾害,煤厚异常区是影响煤与瓦斯突出发生的重要因素.为揭示煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律,利用自主研制的真三轴煤与瓦斯突出相似模拟试验系统,以洛阳新安煤矿14151突出煤层为研究对象,结合声发射(AE)监测装置,分别模拟了煤厚4、5、6、7m和煤厚变化率1、2、3、4 m/dam的煤与瓦斯突出相似模拟试验,结合现场突出事故,对比分析了突出的顶板坍塌情况、临界瓦斯压力、相对突出强度、声发射特征参数等试验结果,结合煤体内部裂纹破裂扩展情况,建立了煤厚异常区与煤与瓦斯突出前兆信息关系指标.结果表明:在相同地应力条件下,煤厚异常区相对突出强度受临界瓦斯压力和煤层稳定性共同影响.相对突出强度与煤厚变化率呈二次函数关系,相对突出强度随煤厚变化率的增加呈现先增大后减小趋势,在2～3 m/dam达到峰值.从AE能量角度分析,煤与瓦斯突出过程是一个由低能值的稳定态向高能值的非稳定态发展的演化过程,并提出第一临界点.煤厚相对增加1m,第一临界瓦斯压力减小11.78％、12.82％、11.37％,煤厚变化率相对增大1 m/dam,第一临界瓦斯压力减小22.14％、17.54％、21.49％,表明煤层增厚,煤厚变化率增大,均会导致第一临界点越早出现,且煤厚变化率对煤层稳定性影响更为显著.根据不同阶段累计AE能量平均斜率的比值,定义了表征煤与瓦斯突出危险性弱、中、强的量化指标,为煤与瓦斯突出动力灾害防治提供参考.
关键词：煤与瓦斯突出煤厚异常区声发射能量演化前兆信息
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(52374122)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：2025-06-30
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( 2988-2999 )
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