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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& h; `- B0 G3 R1 ] D _ j; O% S; t
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开挖
2 }5 r. c! ?* N, [! Q; b/ y |
7.2m
9 t) C2 A) L* c7 J8 {5 b& f |
7.2m
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煤层# n9 \1 P: w+ t- \7 g) O3 J
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& H; p+ B* p4 u: e: I
% r* E! ~7 V7 @6 P* K! W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）。
8 h2 B2 ^6 o# O, t+ L# J& `5 I& F
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 P8 A* P/ E" ^8 S( ^( q
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. y7 p! I O" S! C! \+ w图3 煤巷放炮掘进步中心剖面的损伤破坏分布 炮掘; |6 k f5 G J0 g1 n7 p# G
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- Y9 E# J& i( ?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）
6 w7 ?, B6 M2 t5 b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
2 X& T* t6 e; x
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
; J# o5 a* D, M# B8 T6 j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。
$ }6 _3 F; v) N8 u图8 煤巷放炮掘进前中心剖面的瓦斯压力分布 炮掘0 `. b0 H. G1 z! b0 F! g( {* K3 J
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1 ^9 \3 S3 G; W
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, c, P( i* e# _& Q8 `( ?8 E
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底板6 T. S& u+ l7 w& ` c# |) ]+ P
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开挖形成的新煤壁
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尚未支护的顶煤* @# }9 M* z/ T2 U
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已支护的顶煤
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剪切滑移带, }7 Q, `2 j2 c: A m, x- s1 H
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新煤壁前方的破裂区2 C* c3 v+ Z! b. k p+ E1 @
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, b7 M0 Z {' q" S5 B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
