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煤巷放炮掘进几何模型如图1示，煤层抗拉强度 = 0.6MPa，初始瓦斯压力 = 1.22MPa，地应力为9MPa量级（埋深约360m）。 1.8m´1.8m. r7 b- p: q4 p* N. D: K% F. m
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煤巷5 }, J% C) j5 W7 y, |) P
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7.2m+ U: w. u9 {$ N- L2 d
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19.5m
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3 X' @* g* A# U! S) T
8 |+ f& w6 n7 c# E/ S2 s( |图1 煤巷放炮掘进几何模型（煤巷有支护） 计算参数为 气体：瓦斯粘性系数 ，瓦斯密度 煤层：煤样孔隙率 煤样渗透率 吸附常数 杨氏模量期望值 杨氏模量的Weibell模数 抗剪强度期望值 抗剪强度的Weibell模数 抗拉强度 = 0.6MPa 抗拉强度的Weibell模数 气固耦合：有效应力系数 导出量：渗流特征时间 原始瓦斯含量 ＝22.7kg/m3 ~ 28m3/m3 计算第1到22步为第一阶段，历时9.75´105秒（11.28天），形成初始场，排放瓦斯~6方。第23步时放炮开挖，发生瓦斯突出，煤岩体中心剖面破裂区域如图2~7所示。图中颜色表示破坏标记 的计算值，当 大于+1为拉伸破坏区（包含瓦斯压力的贡献），小于-1为剪切破坏区（与瓦斯压力无关）。
) d( M) q" E& i- R" R& h9 G
图2 煤巷放炮掘进前中心剖面的损伤破坏分布 （上隅角和正壁面附近煤体破裂最严重，支护前端顶煤有破裂） 炮掘
. K. v5 n+ e" |6 Y; [$ W, G |
9 H" h1 R( r% a; r, L图3 煤巷放炮掘进步中心剖面的损伤破坏分布 炮掘
0 [% ]& v( @9 }0 I: M0 W [5 f |
# ^' Z3 Q# P9 f& e' f# x
图4 煤巷放炮掘进第10非平衡步中心剖面的损伤破坏分布 （浅到红色为拉伸破裂区，深蓝色为剪切滑移破裂带，向前方和上方发展）
4 l) ^$ o& g3 o) c S/ L/ A
图5 煤巷放炮掘进第20非平衡步中心剖面的损伤破坏分布 炮掘
- \5 K- W- L# B! m# |7 | l, ^% s |
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图6 煤巷放炮掘进第40非平衡步中心剖面的损伤破坏分布
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图7 煤巷放炮掘进第81非平衡步中心剖面的损伤破坏分布 由图可见，演化到第20非平衡步后，以拉伸破裂为特征的瓦斯突出阵面推进趋缓，剪切滑移带仍在发展。 图8~9为煤巷掘进前和放炮瞬间的瓦斯压力分布。
( A: I8 v; Z: h" k8 k4 h; N
图8 煤巷放炮掘进前中心剖面的瓦斯压力分布
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图9 煤巷放炮掘进步中心剖面的瓦斯压力分布 煤巷放炮掘进时，工作面新煤壁发生明显滑移，在上隅角往里的煤体中形成剪切滑移带，如图10所示。 炮掘- i+ M. p) y$ @- D: r7 z
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煤层
2 L6 g0 C: m- B6 }) i" ~1 \ |
底板
2 c% L; a. z2 J1 G+ X/ p |
顶板
5 I6 y' k# q3 q) `( t# ^; V8 O |
已支护的顶煤
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剪切滑移带
5 ^+ Y# X Y {; O& @) t |
新煤壁前方的破裂区
6 f8 `" z# T0 \ |
; U+ g$ z& P. `* k, o3 |- X, m
图10 煤巷放炮掘进第40非平衡步中心剖面的煤岩变形状态 自然排放瓦斯11天多，仅释放瓦斯5.6m3。相对于该煤层约18m3/m3的瓦斯含量，排放量还少。计算显示，炮掘进尺已接近原始瓦斯压力区，突出危险性很大。该次煤巷炮掘瓦斯突出粉化煤量约14m3。抛煤速度约为31m/s，突出波超压约20kPa。 | 
发表于 2013-8-21 17:07:59
