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煤巷放炮掘进几何模型如图1示，煤层抗拉强度 = 0.6MPa，初始瓦斯压力 = 1.22MPa，地应力为9MPa量级（埋深约360m）。 1.8m´1.8m
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煤巷
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7.2m) s# U2 E1 `/ H) |4 M
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19.5m
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顶板$ V0 d6 e( A' J9 x; W, j& e
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: l' P: a) u* J) H" l e- Q2 K9 T6 b图1 煤巷放炮掘进几何模型（煤巷有支护） 计算参数为 气体：瓦斯粘性系数 ，瓦斯密度 煤层：煤样孔隙率 煤样渗透率 吸附常数 杨氏模量期望值 杨氏模量的Weibell模数 抗剪强度期望值 抗剪强度的Weibell模数 抗拉强度 = 0.6MPa 抗拉强度的Weibell模数 气固耦合：有效应力系数 导出量：渗流特征时间 原始瓦斯含量 ＝22.7kg/m3 ~ 28m3/m3 计算第1到22步为第一阶段，历时9.75´105秒（11.28天），形成初始场，排放瓦斯~6方。第23步时放炮开挖，发生瓦斯突出，煤岩体中心剖面破裂区域如图2~7所示。图中颜色表示破坏标记 的计算值，当 大于+1为拉伸破坏区（包含瓦斯压力的贡献），小于-1为剪切破坏区（与瓦斯压力无关）。
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图2 煤巷放炮掘进前中心剖面的损伤破坏分布 （上隅角和正壁面附近煤体破裂最严重，支护前端顶煤有破裂） 炮掘
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图3 煤巷放炮掘进步中心剖面的损伤破坏分布
- m; K B. a0 ^1 r' f图4 煤巷放炮掘进第10非平衡步中心剖面的损伤破坏分布 （浅到红色为拉伸破裂区，深蓝色为剪切滑移破裂带，向前方和上方发展） 炮掘
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图5 煤巷放炮掘进第20非平衡步中心剖面的损伤破坏分布 炮掘
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图6 煤巷放炮掘进第40非平衡步中心剖面的损伤破坏分布
: q: c l' r x' b图7 煤巷放炮掘进第81非平衡步中心剖面的损伤破坏分布 由图可见，演化到第20非平衡步后，以拉伸破裂为特征的瓦斯突出阵面推进趋缓，剪切滑移带仍在发展。 图8~9为煤巷掘进前和放炮瞬间的瓦斯压力分布。
- j# {3 S, c3 }图8 煤巷放炮掘进前中心剖面的瓦斯压力分布 炮掘4 g: x! b7 k9 f* ]. Q- G" A1 f
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图9 煤巷放炮掘进步中心剖面的瓦斯压力分布 煤巷放炮掘进时，工作面新煤壁发生明显滑移，在上隅角往里的煤体中形成剪切滑移带，如图10所示。 炮掘" b, I5 \' v: d' F/ {5 g0 \
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煤层3 N8 X& f% j6 Z: }: M( ^$ w3 A a
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底板# }! p: s& J$ L, a) n) f e
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开挖形成的新煤壁" |" B- X1 N$ @8 L1 D) N% H
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尚未支护的顶煤5 V* n0 J* x4 }3 W, S' A8 F! i
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剪切滑移带
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新煤壁前方的破裂区
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/ V5 H, F- j) t9 S图10 煤巷放炮掘进第40非平衡步中心剖面的煤岩变形状态 自然排放瓦斯11天多，仅释放瓦斯5.6m3。相对于该煤层约18m3/m3的瓦斯含量，排放量还少。计算显示，炮掘进尺已接近原始瓦斯压力区，突出危险性很大。该次煤巷炮掘瓦斯突出粉化煤量约14m3。抛煤速度约为31m/s，突出波超压约20kPa。 | 
发表于 2013-8-21 17:07:59
