瓦斯含量法預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出技術(shù)研究.pdf

1、本文通過理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合的方法，對(duì)瓦斯含量法預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出技術(shù)進(jìn)行了研究，形成了以煤層瓦斯含量為敏感指標(biāo)預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出的較為系統(tǒng)的理論體系。
　　通過對(duì)煤與瓦斯突出影響因素的分析，以吸附瓦斯煤體變形的應(yīng)力、應(yīng)變研究為基礎(chǔ)建立了煤體滲透率與瓦斯壓力變化的數(shù)學(xué)模型，并在溫度恒定、徑向應(yīng)變受到嚴(yán)格約束和水份不變的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究了煤層瓦斯壓力變化過程中滲透率的變化，并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生的曲線進(jìn)行

2、對(duì)比分析；運(yùn)用斷裂力學(xué)理論，分析了煤體內(nèi)裂隙擴(kuò)展與瓦斯壓力的關(guān)系，并從力學(xué)角度確定了煤與瓦斯突出的條件；依據(jù)能量原理，使用簡(jiǎn)化的突出力學(xué)模型，得出了煤與瓦斯突出前所積聚的彈性潛能和瓦斯內(nèi)能，建立了以瓦斯含量為基礎(chǔ)的煤與瓦斯突出能量條件，并運(yùn)用Matlab分析了化處礦突出時(shí)瓦斯含量與地應(yīng)力、煤的堅(jiān)固性系數(shù)、掘進(jìn)進(jìn)尺、煤層厚度的關(guān)系；運(yùn)用瓦斯解吸/吸附特征實(shí)驗(yàn)裝置，研究了0.17～0.25mm、0.25～0.5mm、0.5～1.0mm、1.

3、0～3.0mm煤樣在不同壓力下的解吸特征；通過對(duì)煤屑擴(kuò)散模型的分析，建立了煤屑擴(kuò)散模型，并采用分步計(jì)算法對(duì)煤屑瓦斯解吸的補(bǔ)償進(jìn)行研究；利用井下深孔取芯工藝和瓦斯解吸法，實(shí)現(xiàn)了煤層原始瓦斯含量的直接快速測(cè)定和計(jì)算。
　　研制了含量法預(yù)測(cè)瓦斯突出的計(jì)算機(jī)軟件程序。該軟件把FLAC3D和COMET3兩個(gè)商用軟件相耦合：利用FLAC3D進(jìn)行應(yīng)力分析，包括開挖引起的應(yīng)力變化和煤體在有效應(yīng)力作用下的變形，利用COMET3模擬煤的瓦斯吸附與解吸

4、、擴(kuò)散。FLAC3D輸出有效應(yīng)力，并由C++界面模塊計(jì)算出滲透率的變化，輸入到 COMET3。COMET3把孔隙壓的變化傳給 FLAC3D。兩個(gè)軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞通過 Fish語(yǔ)言和C++界面模塊來實(shí)現(xiàn)；建立了預(yù)測(cè)瓦斯突出的數(shù)值模型，得到了開挖過程中的網(wǎng)格變形、孔隙壓力等值線、主應(yīng)力矢量、煤體破壞區(qū)域等輸出結(jié)果；分析了煤體強(qiáng)度、采深、開挖速度、煤層厚度、滲透率、拉格繆爾常數(shù)對(duì)瓦斯突出的敏感性。
　　上述理論和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論為瓦斯含量