摘要
煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最严重的动力灾害，目前我国煤矿进入深部开采，深部煤体受“三高一扰动”作用显著，相对浅部更容易诱发矿山灾害，其突出机理不清制约了灾害预警的可靠性和有效性。因此，对煤与瓦斯突出孕育演化全过程进行细化、定量的分析，以系统地认识和描述突出全过程和本质，结合DS5系列全信息声发射信号分析测试系统和冲击力测试仪，以辽宁阜新孙家湾突出煤层为研究对象，利用自主研发的煤与瓦斯突出试验系统，开展深部矿井不同采深下煤与瓦斯突出物理模拟试验，分析了煤与瓦斯突出孕育演化过程中瓦斯压力和冲击力演化规律、声发射前兆信号特征，在时间序列上采用声发射参数趋势预警方式，建立了煤与瓦斯突出危险性预测指标。 研究结果表明：（1）煤与瓦斯突出具有“强度大、速度快、破坏性强”的三大特征。冲击力在巷道内的传播经历了“上升→峰值→降低”的演化过程，突出后，压力腔内瓦斯压力出现“阶梯下降”的现象，表明突出过程瓦斯压力具有持续性和阵发性。（2）通过临界有效应力对突出特征参数影响分析发现，在突出孕育过程中，地应力起主导作用，深部煤体相对于浅部更容易发生破坏，且更容易达到临界失稳条件，在突出激发-发展过程中，瓦斯压力起到主要作用，对煤体抛出有重要影响。（3）煤与瓦斯突出过程经历了孕育前期、孕育后期、激发-发展和终止四个阶段，突出过程中声发射能量信号经历了“平稳→升高→峰值”的演化过程，表明煤与瓦斯突出是一个煤体破坏和能量积累的力学过程。通过对各阶段声发射能量演化规律分析，确定了突出前兆信号特征，并建立煤与瓦斯突出危险性预测指标：AE平均能量E和事件数L。（4）在煤与瓦斯突出演化过程中，煤体在孕育阶段的受力情况及破坏程度影响着突出激发-发展过程中冲击力传播持续发生及煤体的突出相对强度，因此突出孕育阶段含瓦斯煤体的力学状态与突出危险性有关。
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