巷道掘進面穿越含瓦斯斷層帶突出機理研究.pdf

1、我國是世界上煤與瓦斯突出最嚴重的國家，無論是在突出的數(shù)量上還是在規(guī)模上都高居世界首位，嚴重影響著我國經(jīng)濟發(fā)展與社會和諧。為此，國內(nèi)外專家學者和工程人員一直在堅持不懈的努力研究、探索著。本文針對特殊地質(zhì)構(gòu)造帶煤與瓦斯突出的問題，結(jié)合ABAQUS三維數(shù)值模擬仿真技術，對大平煤礦21巖石下山巷道煤與瓦斯突出過程進行了數(shù)值模擬，并分析了地質(zhì)參數(shù)對煤與瓦斯突出的影響。本文的主要內(nèi)容及成果有:
　　 1.結(jié)合損傷力學，對含瓦斯煤巖的滲透率、

2、孔隙度和有效應力原理進行推導，通過變量歸一化處理使這些變量與巖石的塑性應變關聯(lián)在一起，并通過編制用戶子程序?qū)浖M行二次開發(fā)從而在有限元模擬中實現(xiàn)變量的禍合。
　　 2.依托大平煤礦，建立三維有限元模型，模擬了特殊地質(zhì)條件，瓦斯壓力作用下，煤與瓦斯突出的過程。并對兩個交界面處Cohesive單元的損傷情況進行研究。得出不同瓦斯壓力作用下，巖石中裂隙擴展長度曲線。
　　 3.對不同長度巷道開挖分別進行數(shù)值模擬。從相對安全區(qū)

3、依次漸近斷層面。得到巷道開挖的安全厚度。隨著巷道開挖接近斷層面，巖石中裂隙擴展呈現(xiàn)極速擴張趨勢，而巖層中瓦斯壓力梯度也相應增大，這就增大了煤與瓦斯突出時的危險性。得出了“界面差異性大的結(jié)構(gòu)面，在應力、損傷及壓力梯度等方面，均大于界面差異性小的結(jié)構(gòu)面，從而更容易誘發(fā)瓦斯突出”這一重要結(jié)論。模擬得出巷道的安全厚度應該在10～15m之間。
　　 4.對模擬結(jié)果與大平煤礦特大煤與瓦斯突出事故進行對比。得出模擬結(jié)果與突出實際情況基本吻合。