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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
3 E! n$ E5 _1 W1 y: `) g |
开挖+ { B/ E9 t- z6 N, W' p p
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7.2m; P( [$ z( C, U/ H" R: \5 K0 `
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7.2m4 o8 K) J. {5 n7 U2 ~0 C3 J7 }* d
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19.5m
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煤层' S( y+ j6 I6 [+ A) ~' e
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底板
2 X1 R5 F! B; p) h9 u* \ |
8 o* W5 b8 }1 L" u1 Q" D
) ]) H4 f+ i3 j3 Q0 P! F! ^, H+ W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）。
+ s. P/ ~+ J* V* _, B n
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% |" D. }7 C" P( X) \: z. z
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2 A2 p3 [7 y2 U图3 煤巷放炮掘进步中心剖面的损伤破坏分布
" S% L5 r5 o8 A* n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）
7 }, Y! S @8 \ k0 K' f
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
- h% A- H# Q5 Q2 j% g- m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
: j3 f' q" |: R% z5 [5 c4 d1 K" T( {. M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。
( ~& f w3 v9 ~8 ? z图8 煤巷放炮掘进前中心剖面的瓦斯压力分布
7 k3 M( s8 [; t! o: d; L1 k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。 煤层# K: G7 A. `+ \! U. i/ m
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顶板6 ]0 U7 R! i5 Y+ v( p+ _! V
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开挖形成的新煤壁
' H3 X* s- W7 l K9 h9 k! k |
尚未支护的顶煤
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剪切滑移带; B0 A Q7 ^7 z, O5 y- l
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新煤壁前方的破裂区. l1 }1 }% z+ r5 v# l" w$ |$ S
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5 h4 d F5 p& G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
