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煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出机理的研究

蔡峰  
【摘要】:煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象,因此本次研究从“力”的角度出发,利用数值模拟的方法,对煤与瓦斯突出进行了深入的研究。指出了煤与瓦斯突出是煤体力学强度、地应力、瓦斯压力综合作用的结果,煤与瓦斯突出过程的实质是地应力破坏煤体,煤体释放瓦斯,瓦斯使煤体裂隙扩张并使形成的煤壳失稳破坏,将原本具有一定支撑作用的表面破坏煤体撕开并抛向巷道,迫使应力峰移向煤体内部继续破坏后续的煤体这样一个连续发展的过程。 通过ANSYS数值模拟分析,描绘了掘进巷道周围特别是掘进头前方煤体内的应力分布规律;编制了针对井巷建模的SPH前处理软件,通过LS-DYNA数值模拟软件再现了煤与瓦斯突出,系统地描述了煤与瓦斯突出时的全过程,指出了煤与瓦斯突出过程中突出煤体质点的受力、运动规律,验证了煤与瓦斯突出的“球壳失稳”机理。同时对现场煤与瓦斯突出主要影响因素的影响方式、影响结果进行了详细系统的分析。


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