煤体受载损伤过程能量演化规律与破坏特征试验

为研究煤体动力灾害孕育发展过程的破坏特征及其前兆信息,通过单轴压缩试验,分析了煤体受载破坏过程中的能量演化规律,对煤体失稳破坏的前兆特征进行了判识。结果表明:煤体受载破坏过程呈显著的非线性演化特征,能够判识煤体失稳破坏的临界点、失稳点与破坏点信息;煤体受载损伤不同阶段能量演化特征差异显著,进入弹性阶段后,输入能快速增加,弹性能占比呈升高趋势,耗散能变化较大,煤体失稳破坏时耗弹比呈“阶跃”式突变特征,其值从30迅速增至90;定义并计算了能量耗散率与能量释放率,该指标在煤体破坏的临界点、失稳点与破坏点同样出现了异常响应特征,破坏点处最为显著,Gd/Ge的值由20突增至100以上。受载煤体失稳破坏本质上是外界能量输入与驱动的结果,煤体能量指标能够更好地揭示试样损伤破坏过程的非线性演化特征,精细地捕捉煤体失稳破坏的前兆信息。

淹没射流冲击煤体应力模型及破煤临界条件研究

为探究煤矿水力化卸压增透瓦斯治理作业中淹没射流破煤的临界条件,首先,基于紊动射流、接触力学及动量定理等理论,建立淹没射流冲击煤体应力模型,并对其进行离散数值求解;然后,分析淹没射流冲击煤体表面应力的分布特征,进而根据最大正应力准则确定淹没射流破煤临界条件;最终,以贵州金佳矿为例,开展淹没射流破煤现场验证试验。研究表明:射流冲击区内煤体的最大主应力为轴向压应力,冲击区外煤体的最大主应力为径向拉应力;冲击区内和冲击区外煤体表面的最大主应力均呈中心对称分布,而且随径向距离的增大而降低;淹没射流破煤的临界压力和临界喷嘴直径均随煤体强度和冲击靶距的增加而增大,而且靶距越大,煤体强度对临界条件的影响越大;淹没射流能够高效破碎现场松软煤层,而硬煤需要通过非淹没射流或伴随射流条件完成破碎。

双保护层开采条件下上覆煤岩层裂隙场分布与演化特性研究

以神华宁夏煤业集团乌兰矿为研究对象,采用相似材料模拟试验的方法,分析了双保护层依次回采过程中上覆被保护层沉降量和沉降速度的变化特性,研究了采场上覆煤岩层裂隙场的分布与演化特性.结果表明:双保护层开采条件下的上覆煤岩层裂隙场可分为二次卸压区和一次卸压区,停采线侧和切眼侧的一次卸压角分别约为80°和70°,二次卸压角为60°~65°;在首采保护层已开采的条件下,次采保护层回采过程中上覆煤岩层的沉降活动更剧烈,被保护层的裂隙发育更为充分;此外,首采保护层回采后,在二次采动作用下采场覆岩地应力的平衡状态极易被破坏,增大了次采保护层回采时采动影响范围.研究结果为优化卸压瓦斯抽采提供了依据.