“三软”煤层冲击地压诱导煤与瓦斯突出力学机制研究

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• 责任者：李铁^c北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室^d1961^e博士^f研究员 ; 梅婷婷 ; 李国旗^c义煤集团新义煤业有限责任公司 ; 徐守仁 ; 杨建留 ; 董豪
• 刊名：岩石力学与工程学报
• 出版年：2011
• 卷期：30^b6总241
• 关键词：煤和瓦斯突出20^a软弱岩石 ; 煤层 ; 物理性质 ; 力学性质 ; 弹性常数 ; 机制
• 页码：1283～1288
• 索书号：P478.066/357
• 图表：^c表2参10插图
• 分类号：0832
• 文摘期号：2012/01/a

摘要

以新安煤田为工程背景，通过现场调查、测试、实验室试验、理论计算和相似条件类比，探讨“三软”煤层冲击地压作用下煤与瓦斯突出力学机制。研究结果表明，在原岩和采动应力作用下，巷道底板存在的高弹性模量夹层砂岩向上挠曲，造成煤体正常瓦斯溢出通道被封闭，煤体内部产生裂隙促使吸附瓦斯解吸为游离瓦斯，可实现煤与瓦斯突出的外部准备条件；底板高弹模夹层的破断冲击，打通被压实煤体的瓦斯溢出通道，可实现煤与瓦斯突出的外部激发条件；掘进迎头附近底板产生的10⁵ J以上量级冲击地压，其孕育和发生过程导致的迎头煤墙闭合‐破裂，可诱导每立方米煤初始瓦斯膨胀能小于1.3×10⁶ J(瓦斯压力小于0.74 MPa)的煤层发生瓦斯突出或异常涌出，而每立方米煤初始瓦斯膨胀能大于1.3×10⁶ J(瓦斯压力大于0.74 MPa)的煤层，可诱导发生煤与瓦斯突出。通过对高弹性模量岩层(夹层)底板实施钻孔或爆破措施，防止底板弹性变形向上挠曲与破断冲击，可破坏此类煤与瓦斯突出准备和激发的外部条件。