瓦斯賦存對煤體動態(tài)力學(xué)特性影響的實驗研究.pdf

1、處于高瓦斯賦存狀態(tài)下的煤體在采掘動力擾動作用下發(fā)生的劇烈損傷破壞是礦井煤與瓦斯動力災(zāi)害的本質(zhì)描述。由于地下煤炭資源開采深度的增加以致大埋深煤層煤巖體內(nèi)瓦斯富含狀態(tài)日益嚴(yán)重，瓦斯的存在使含瓦斯煤巖動態(tài)力學(xué)特性與無瓦斯賦存狀態(tài)下截然不同，因此通過沖擊動力學(xué)實驗科學(xué)認(rèn)識含瓦斯煤巖動態(tài)力學(xué)特性對指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)具有重要意義，也是當(dāng)前煤巖力學(xué)領(lǐng)域亟待開展的工作。本文選取淮南礦區(qū)謝橋礦11426工作面原煤煤樣為例，采用含瓦斯煤動態(tài)力學(xué)特性實驗與斷裂

2、力學(xué)理論分析相結(jié)合，開展瓦斯賦存對煤體動態(tài)力學(xué)特性影響的研究。論文的研究內(nèi)容和成果有如下幾個方面:
　　(1)利用含瓦斯煤動力擾動SHPB裝置開展不同瓦斯壓力下(0MPa、0.5MPa、1MPa、1.5MPa)含瓦斯煤SHPB沖擊實驗。實驗結(jié)果表明:隨著氣壓的增大，透射波逐漸減小，反射波逐漸增大;隨著氣壓的增大，煤樣平均動態(tài)強度、割線模量、能量利用率降低，動態(tài)應(yīng)力增長因子提高，小尺寸碎片百分比重增加。
　　(2)由斷裂力學(xué)理

3、論和有效應(yīng)力疊加原理建立了考慮瓦斯壓力的應(yīng)力強度因子數(shù)學(xué)模型，通過給定常量的算例分析得出:張開型裂紋Ⅰ型應(yīng)力強度因子隨瓦斯壓力、瓦斯解吸率的增大而增大，裂紋傾角的增大而減小;張開型裂紋Ⅱ型應(yīng)力強度因子與瓦斯解吸系數(shù)和瓦斯賦存壓力無關(guān);隨瓦斯壓力的增加，裂紋起裂角、起裂強度減小。
　　含瓦斯煤斷裂力學(xué)理論分析驗證了實驗結(jié)果的正確性，理論分析為認(rèn)識瓦斯賦存如何改變煤體動態(tài)力學(xué)特性提供了基本理論依據(jù)，為深部含瓦斯煤層快速推采及災(zāi)害防治提