煤体孔隙分形理论与煤与瓦斯突出机理分析

"基于煤体孔隙分形理论的煤与瓦斯突出机理研究，霍丙杰，张志，本文探讨了煤与瓦斯突出与煤体孔隙结构的关系，指出孔隙分维值对煤体稳定性和瓦斯释放的影响。" 在煤矿开采过程中，煤与瓦斯突出是一种极具危险性的动力现象，它对井下安全构成严重威胁。该问题的研究至关重要，因为它直接影响煤炭生产的可持续性。基于煤体孔隙分形理论的研究，霍丙杰和张志通过分析4省26矿的煤块试样数据，揭示了煤体孔隙结构与煤与瓦斯突出之间的内在联系。 首先，他们发现煤体孔隙的分维值（D1）与煤体的短裂隙数量有着密切关系。分维值越大，表明煤体中的短裂隙越多。这些短裂隙降低了煤体的结构强度，使煤体更容易受到破坏，从而增加了煤与瓦斯突出的可能性。这是因为裂隙的存在削弱了煤体的稳定性，使其在高压瓦斯的作用下易于发生破裂。 其次，高分维值也意味着煤体内的瓦斯更难逸出。大量短裂隙会增加瓦斯的储存空间，导致瓦斯含量增高。高瓦斯含量会提升煤层内的瓦斯压力，当压力达到一定程度，就可能导致突发性的煤与瓦斯突出。 再者，研究还指出，随着煤体孔隙分维值或1平方米范围内贯通裂隙密度（N1）的增大，煤试样的单轴抗压强度（Rc）呈现下降趋势。这意味着煤体的力学性能减弱，更容易受到外力的破坏，增加了煤与瓦斯突出的风险。 分形理论的应用为理解煤与瓦斯突出提供了一种新的视角。通过模拟煤体的分形孔隙结构，可以更好地预测和预防突出事件。在实际操作中，这可能导致改进的煤矿安全措施，例如优化开采策略，增强煤体的加固技术，以及更精确地监测和控制煤层内的瓦斯压力，以减少煤与瓦斯突出的发生。 霍丙杰和张志的研究强调了煤体孔隙分形特性在煤与瓦斯突出机制中的关键作用，这一理论对于提升煤矿安全，防止灾难性事故具有重要的科学价值和实践意义。未来的研究可以进一步深入，探索如何利用这一理论来开发更有效的防治技术和方法，以确保煤矿作业的安全。