能量理论下的煤与瓦斯突出临界压力：结构影响与预防策略

本文主要探讨了不同煤体结构组合对煤与瓦斯突出临界瓦斯压力的影响，这是煤炭开采过程中的关键问题。研究基于能量理论，深入剖析了瓦斯突出时的能量变化机制。首先，构建了一个包含煤岩弹性能和瓦斯膨胀能的正效应数理模型，这代表了煤与瓦斯的相互作用，即当瓦斯在煤层中积累并达到一定程度时，其能量释放导致煤岩结构的破坏和突出的可能。 其次，通过煤岩应力-应变试验的数据，研究人员揭示了煤岩在不同变形阶段下的力与变形量之间的关系，这有助于理解煤层承受瓦斯压力的能力。负效应模型则关注煤岩对瓦斯突出的抵抗能力，这两者结合形成了一种耦合模型，用来预测临界瓦斯压力，即引发煤与瓦斯突出的阈值。 研究结果显示，在其他条件不变的情况下，随着软煤比例的增加，煤与瓦斯突出的临界瓦斯压力呈现出指数下降的趋势。这意味着软煤由于其较低的强度和更高的瓦斯含量，更容易在较小的压力下发生瓦斯突出，从而显著增加了突出的可能性。这一发现对于煤炭开采业来说具有重要意义，因为它提供了评估和控制瓦斯突出风险的定量依据。 通过这种方法，煤炭开采企业可以快速准确地判断不同煤体结构组合下的煤与瓦斯突出临界值，进而制定针对性的预防和控制策略，如优化采掘方法、加强通风管理、实施防突措施等，以确保开采过程的安全性。因此，理解和掌握不同煤体结构对瓦斯突出临界瓦斯压力的影响，是提高煤矿安全生产水平的重要手段。