機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 煤巷掘進(jìn)突出危險(xiǎn)性分析 [打印本頁(yè)]
作者: 元計(jì)算    時(shí)間: 2013-8-21 17:07
標(biāo)題: 煤巷掘進(jìn)突出危險(xiǎn)性分析
煤巷放炮掘進(jìn)幾何模型如圖1示，煤層抗拉強(qiáng)度 = 0.6MPa，初始瓦斯壓力 = 1.22MPa，地應(yīng)力為9MPa量級(jí)（埋深約360m）。
1.8m´1.8m
- |+ u7 W/ Z% `% t) M
開(kāi)挖
# e% h% A7 A+ N# i, V4 c
煤巷  A: g! G$ t0 {9 P, k! w
7.2m; [, u8 B8 i/ V4 M
7.2m
2 P* k2 y9 h$ {( @
19.5m
8 c5 q( a9 b( M$ H/ a( o
頂板2 y) ]! d7 q* k  F; E
煤層6 m  A# Z* V0 Q3 ^
底板( G$ l5 j/ |; D- x

2 j; C2 K  h* G
(, 下載次數(shù): 108)
! y( h  ?& X! {! [" S5 @圖1  煤巷放炮掘進(jìn)幾何模型（煤巷有支護(hù)）
計(jì)算參數(shù)為
氣體：瓦斯粘性系數(shù) ，瓦斯密度
煤層：煤樣孔隙率                煤樣滲透率
吸附常數(shù)
楊氏模量期望值      楊氏模量的Weibell模數(shù)
抗剪強(qiáng)度期望值     抗剪強(qiáng)度的Weibell模數(shù)
抗拉強(qiáng)度 = 0.6MPa               抗拉強(qiáng)度的Weibell模數(shù)
氣固耦合：有效應(yīng)力系數(shù)
導(dǎo)出量：滲流特征時(shí)間
原始瓦斯含量 ＝22.7kg/m3 ~ 28m3/m3
計(jì)算第1到22步為第一階段，歷時(shí)9.75´105秒（11.28天），形成初始場(chǎng)，排放瓦斯~6方。第23步時(shí)放炮開(kāi)挖，發(fā)生瓦斯突出，煤巖體中心剖面破裂區(qū)域如圖2~7所示。圖中顏色表示破壞標(biāo)記 的計(jì)算值，當(dāng) 大于+1為拉伸破壞區(qū)（包含瓦斯壓力的貢獻(xiàn)），小于-1為剪切破壞區(qū)（與瓦斯壓力無(wú)關(guān)）。
(, 下載次數(shù): 101) / r. v* ^" e2 b# z- h8 I; C
圖2  煤巷放炮掘進(jìn)前中心剖面的損傷破壞分布
（上隅角和正壁面附近煤體破裂最嚴(yán)重，支護(hù)前端頂煤有破裂）
炮掘1 u* q; P" q( v: ^  m! J
(, 下載次數(shù): 109) 6 O. w  f- ?- A1 `( U3 ]. [
圖3  煤巷放炮掘進(jìn)步中心剖面的損傷破壞分布
炮掘
: J- t- o, \" C8 @1 B) W6 v4 `
(, 下載次數(shù): 103)
( |# Z! \* a( P/ Q' j/ m圖4  煤巷放炮掘進(jìn)第10非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
（淺到紅色為拉伸破裂區(qū)，深藍(lán)色為剪切滑移破裂帶，向前方和上方發(fā)展）
炮掘
: W- Y0 N' |; c) a5 c7 n4 G! g' N
(, 下載次數(shù): 109) 1 I: A3 ]: R# l5 ]
圖5  煤巷放炮掘進(jìn)第20非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
炮掘6 Y4 ~1 P& }4 c4 k- v
(, 下載次數(shù): 107) # Y: a+ ^  e- {7 W! T% S
圖6  煤巷放炮掘進(jìn)第40非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
(, 下載次數(shù): 118)
3 R; l& i7 s+ x$ v5 y圖7  煤巷放炮掘進(jìn)第81非平衡步中心剖面的損傷破壞分布
由圖可見(jiàn)，演化到第20非平衡步后，以拉伸破裂為特征的瓦斯突出陣面推進(jìn)趨緩，剪切滑移帶仍在發(fā)展。
圖8~9為煤巷掘進(jìn)前和放炮瞬間的瓦斯壓力分布。
(, 下載次數(shù): 104)
- ?( d/ k' O7 O圖8  煤巷放炮掘進(jìn)前中心剖面的瓦斯壓力分布
炮掘
1 x, V" k) y: |
(, 下載次數(shù): 109) : y5 Z  @' f" d8 X7 v% ^
圖9  煤巷放炮掘進(jìn)步中心剖面的瓦斯壓力分布
煤巷放炮掘進(jìn)時(shí)，工作面新煤壁發(fā)生明顯滑移，在上隅角往里的煤體中形成剪切滑移帶，如圖10所示。
炮掘
; z7 e; V+ v- O  b; h  t' s) u! }
煤層
7 @7 ?1 B& }1 N
底板
6 B, j$ x8 r8 [& ~5 o8 _
頂板
) g0 S8 g' ?; X4 V& o0 O/ h
開(kāi)挖形成的新煤壁9 j7 A! Z  N* G. u8 l  w. o0 d
尚未支護(hù)的頂煤
' s. F/ \$ [- M) S9 s$ d* d
已支護(hù)的頂煤
( p6 h# j7 C$ ?+ q' y* V
剪切滑移帶
! B9 w/ Z' C( |; K* Q
新煤壁前方的破裂區(qū)( w' {' B5 E- h, X4 P% r$ N
(, 下載次數(shù): 98)
3 I* ]0 v9 X& Q: C, W) P0 J圖10  煤巷放炮掘進(jìn)第40非平衡步中心剖面的煤巖變形狀態(tài)
   
自然排放瓦斯11天多，僅釋放瓦斯5.6m3。相對(duì)于該煤層約18m3/m3的瓦斯含量，排放量還少。計(jì)算顯示，炮掘進(jìn)尺已接近原始瓦斯壓力區(qū)，突出危險(xiǎn)性很大。該次煤巷炮掘瓦斯突出粉化煤量約14m3。拋煤速度約為31m/s，突出波超壓約20kPa。




歡迎光臨 機(jī)械社區(qū) (http://e-learninguniversity.com/) Powered by Discuz! X3.4