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冲击地压和瓦斯突出复合灾害发生机理研究

2021-08-06李忠华

煤炭科学技术 2021年7期

李忠华,张 莹,梁 影

(辽宁工程技术大学 力学与工程学院,辽宁 阜新 123000)

0 引 言

我国地下煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出灾害十分严重[1-3]。浅部开采时,通常表现为2种灾害单一发生,具有冲击危险性的矿井为冲击地压矿井,具有突出危险性的矿井为煤与瓦斯突出矿井[4-6]。随着开采深度增大,高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井动力灾害表现形式发生了显著变化,既表现出冲击地压的部分特征[7-10],又表现出煤与瓦斯突出的部分特征,不能界定为单一灾害类型,称为冲击地压-瓦斯突出复合灾害[11-12]。

平顶山十矿2007年“11·12”事故,吨煤瓦斯涌出量仅为20 m3,远小于通常煤与瓦斯突出事故的80~150 m3,2 h后回风巷瓦斯体积分数最高为8.37%,远低于通常煤与瓦斯突出事故的80%~100%,事故点附近区域矿压显现明显,支柱断折,巷道底板出现大量裂缝,为应力主导的煤与瓦斯突出事故,即冲击地压-瓦斯突出复合灾害事故。鹤岗峻德煤矿、阜新恒大煤矿、抚顺老虎台煤矿等均发生过类似动力显现。

佩图霍夫[13]指出既有冲击危险又有突出危险的煤层非常常见,需要考虑其安全开采问题,将冲击地压和煤与瓦斯突出2种现象进行统一研究。章梦涛等[14]认为冲击地压是无瓦斯作用的突出,突出是瓦斯作用不可忽略的冲击地压,提出了冲击地压、煤与瓦斯突出统一失稳理论,建立了统一发生判据。梁冰等[15]采用内时理论建立了煤与瓦斯耦合作用的本构关系和固流耦合失稳理论的数学模型。李铁等[16]提出煤炭深部开采冲击地压的发生与瓦斯密切相关,冲击地压孕育过程中有高压瓦斯参与,存在一种开挖卸荷和瓦斯解吸膨胀耦合作用的冲击地压。……

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