刘 健,刘泽功,高 魁,马衍坤

(1．安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南 232001;2．安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001)

构造带石门揭煤诱导突出的力学特性模拟及声发射响应

刘 健1,2,刘泽功1,2,高 魁1,2,马衍坤1,2

(1．安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南 232001;2．安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001)

为揭示地质构造区域石门揭煤诱导突出的机理,运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验系统,对石门揭露断层构造带煤层的过程进行了相似模拟,同步采集分析了突出全过程的应力变化规律及揭煤过程的声发射响应规律,并对构造带揭煤突出过程的能量耦合跃迁失稳过程进行了理论分析。结果表明：在构造带掘进巷道的推进过程中,巷道上方的岩层和煤层均会经历应力增大和减小的过程,但构造区域煤层的应力集中系数大于岩层区域,呈现较强的应力敏感性;在开挖时和突出的过程中,声发射信号能较好地反映煤岩动态变化;在巷道掘进过程中,构造区域煤层不断积聚弹性能和瓦斯内能,并相互耦合逐步达到能量的极限平衡状态,一旦揭煤扰动到该系统,就会引起能量的耦合跃迁失稳,从而诱发突出。

构造带;石门揭煤;相似模拟试验;声发射;能量耦合跃迁

煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下一种复杂的矿井灾害,在极短的时间内(几秒到几分钟),从煤岩层内向采掘空间以极快的速度喷出大量的碎煤和瓦斯,能够摧毁巷道设施,造成煤流埋人;破坏通风系统,使人员窒息,严重时,甚至造成瓦斯燃烧或爆炸。……