|
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$ o3 N! S5 N( J7 T
|
开挖0 {! z9 q; b& \6 k1 C# |
|
煤巷" ~) d ~, ?3 m- i- l' w, y
|
7.2m
; w( k6 x' K$ q- X6 f+ Z$ y2 u& W8 c |
19.5m7 K, F7 O' i- l- s3 t
|
顶板5 L7 |2 g0 L3 i0 `' p5 V0 u: ^# F' X0 `
|
底板0 a9 u5 G" W( _8 _) `$ K
|
, m) i" n' ^4 A1 u: b3 M# ]
7 X9 m2 _2 l; i2 |$ Z% V/ Q1 p& R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）。
3 _; Y- C. C9 O7 b; P) O# v4 s) U
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
! c4 J+ Q g8 }8 U6 F$ @6 v |
' @/ |6 G' k* m+ m图3 煤巷放炮掘进步中心剖面的损伤破坏分布 炮掘
" v @- g) \0 }' A1 F U |
; q( @. q' n% F9 k) S
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）
- u2 I) [) L+ c* F
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
* B1 r. K& T) n2 k2 V& t4 f |
) i4 P5 u$ j* b% m9 q- L+ k! E! n6 `% J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
" [0 K2 {/ G! Z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。
/ o' c( p3 r6 w6 x& t图8 煤巷放炮掘进前中心剖面的瓦斯压力分布
+ e& N$ v( ?5 b+ f" [, w3 @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。 底板
2 }% m6 A" l6 H$ g; g' L$ \ |
开挖形成的新煤壁
! G' f& w6 H$ \" f* ?! P( F, c |
尚未支护的顶煤6 c7 k% Y) W( u, E$ q
|
剪切滑移带
# L" f8 ^- m- q1 J% s: M |
新煤壁前方的破裂区
' W p/ X3 _" `: `2 p! G5 N7 \( ]$ N |
9 [$ ]7 ?* y8 x* H. w7 G+ P6 d
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
