構(gòu)造帶石門揭煤誘導(dǎo)突出的力學(xué)特性模擬及聲發(fā)射響應(yīng)

劉 健,劉澤功,高 魁,馬衍坤

(1．安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院,安徽淮南 232001;2．安徽理工大學(xué)煤礦安全高效開采省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽淮南 232001)

構(gòu)造帶石門揭煤誘導(dǎo)突出的力學(xué)特性模擬及聲發(fā)射響應(yīng)

劉 健1,2,劉澤功1,2,高 魁1,2,馬衍坤1,2

(1．安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院,安徽淮南 232001;2．安徽理工大學(xué)煤礦安全高效開采省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽淮南 232001)

為揭示地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域石門揭煤誘導(dǎo)突出的機(jī)理,運(yùn)用自行研發(fā)的大型三維煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)石門揭露斷層構(gòu)造帶煤層的過(guò)程進(jìn)行了相似模擬,同步采集分析了突出全過(guò)程的應(yīng)力變化規(guī)律及揭煤過(guò)程的聲發(fā)射響應(yīng)規(guī)律,并對(duì)構(gòu)造帶揭煤突出過(guò)程的能量耦合躍遷失穩(wěn)過(guò)程進(jìn)行了理論分析。結(jié)果表明：在構(gòu)造帶掘進(jìn)巷道的推進(jìn)過(guò)程中,巷道上方的巖層和煤層均會(huì)經(jīng)歷應(yīng)力增大和減小的過(guò)程,但構(gòu)造區(qū)域煤層的應(yīng)力集中系數(shù)大于巖層區(qū)域,呈現(xiàn)較強(qiáng)的應(yīng)力敏感性;在開挖時(shí)和突出的過(guò)程中,聲發(fā)射信號(hào)能較好地反映煤巖動(dòng)態(tài)變化;在巷道掘進(jìn)過(guò)程中,構(gòu)造區(qū)域煤層不斷積聚彈性能和瓦斯內(nèi)能,并相互耦合逐步達(dá)到能量的極限平衡狀態(tài),一旦揭煤擾動(dòng)到該系統(tǒng),就會(huì)引起能量的耦合躍遷失穩(wěn),從而誘發(fā)突出。

構(gòu)造帶;石門揭煤;相似模擬試驗(yàn);聲發(fā)射;能量耦合躍遷

煤與瓦斯突出是發(fā)生在煤礦井下一種復(fù)雜的礦井災(zāi)害,在極短的時(shí)間內(nèi)(幾秒到幾分鐘),從煤巖層內(nèi)向采掘空間以極快的速度噴出大量的碎煤和瓦斯,能夠摧毀巷道設(shè)施,造成煤流埋人;破壞通風(fēng)系統(tǒng),使人員窒息,嚴(yán)重時(shí),甚至造成瓦斯燃燒或爆炸?！?br>