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低透气性煤层工作面煤与瓦斯突出灾害中心体致灾机理

Mechanism of coal and gas outburst disaster center in low permeability coal seam mining face

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为有效揭示低透气性煤层回采工作面煤与瓦斯突出机理,提高监测和防治的针对性与有效性,基于瓦斯赋存状态和开采扰动等因素建立了突出灾害中心体力学模型,通过理论分析、相似模拟试验和现场试验的方法,验证了该理论假设,揭示了中心体致灾机理,并验证了微震与突出危险的关联性.相似模拟试验结果显示:在煤壁距中心体60～20 m时中心体逐渐孕育和发展,至20～10 m时中心体突出风险急剧升高,该范围即宏观的中心体突出临界区域,是重点防治时期和位置,该结论在寺家庄矿15112回采工作面基于钻屑瓦斯解吸指标K1值的试验中得到验证,突出灾害中心体致灾机理假设也得到验证.结果表明:吸附瓦斯在节理、裂隙等非均质性的孔洞中由于局部煤体破碎且渗透性升高而大量解吸为游离瓦斯,与煤粉混合成具有高能量的气固两相流体,形成突出灾害中心体;中心体在低透气性煤层中是客观性存在的,且赋存于多个位置,采动效应提供了外在动力,导致煤层应力环境和瓦斯状态发生变化,易诱发中心体突出;从中心体致灾的角度得到微震与突出危险间具有较良好的拟合关系,说明微震是有效的突出危险监测手段,为进一步提高突出监测及防治的针对性和有效性提供了方向.

刘国磊、王泽东、曲效成、崔嵛、尹永明

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山东理工大学 资源与环境工程学院,山东 淄博 255000

北京安科兴业科技股份有限公司,北京 100083

中国安全生产科学研究院 矿山安全技术研究所,北京 100012

低透气性煤层 煤与瓦斯突出 突出灾害中心体 致灾机理

国家自然科学基金青年科学基金山东省自然科学基金博士基金中国博士后科学基金上资助项目

51904178ZR2018BEE0092018M632677

2022

10.13199/j.cnki.cst.2021-1055

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(10)
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