煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出预测的“掩护罩”理论

为了解决煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出预测(以下简称"突出预测")的理论计算问题,首先,根据突出事故发生的一般规律和现行的突出预测方法建立了突出预测的物理模型,提出了突出预测的"掩护罩"理论,对瓦斯压力、地应力、煤的力学性质等在突出预测中的作用进行定性分析,提出了瓦斯压力起主要作用的观点;在此基础上,以瓦斯渗流理论为基础,建立了"掩护罩"不失效的临界条件——迎头内瓦斯压力的临界值与几何参数、煤的剪切强度等指标之间的定量关系,包括掘进过程中失效和延时失效两种情况,可以解释延时突出现象;最后,提出了需进一步研究的问题,包括快速获得迎头内瓦斯压力、煤体剪切强度指标的方法,以及非线性渗流偏微分方程线性化处理的误差问题。

石门揭煤工作面煤与瓦斯突出预测的理论分析

目前,我国石门揭煤工作面突出事故仍时有发生。为了研究石门揭煤工作面煤与瓦斯突出(以下简称"突出")预测问题,首先,根据工作经验指出我国《防治煤与瓦斯突出规定》中2种预测方法(综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法)存在的不足,即预测指标缺乏理论依据、临界值往往难以通过试验考察确定;其次,建立了石门揭煤工作面突出预测的物理模型,认为突出主要是爆破卸压增渗与瓦斯渗流产生的剪应力达到了煤体的剪切强度所致(突出的必要条件而非充要条件);第三,采用变分法求解强非线性一维平面瓦斯渗流偏微分方程,获得包括非线性特性的自模拟解(近似解析解);最后,利用自模拟解等建立了石门揭煤工作面突出预测的临界条件,得到了瓦斯压力的临界值p0max与煤的坚固性系数f的平方成正比的结论。介绍了俄罗斯现行防突指南中的临界条件(p0max<1.4f2)及有关情况,建议作为综合指标法等的辅助指标用于石门揭煤工作面突出预测,也可供斜井、立井揭煤工作面突出预测参考。