瓦斯压力对冲击倾向性能量指标的数值模拟影响

本文主要探讨了瓦斯对煤冲击倾向性能量指标的数值模拟研究。冲击倾向性是煤岩固有的突然破坏特性，是诱发冲击地压的关键因素。以往的研究集中在冲击倾向性指标的关联性、组合煤岩样、煤样含水率、介质成分、应变速率和破坏机制等方面，然而并未充分考虑瓦斯这一重要因素。随着开采深度的增加，瓦斯压力和含量显著上升，这使得深入理解瓦斯对煤冲击性能的重要性愈发凸显。 作者基于含瓦斯煤的独特受力特点，构建了一种气-固耦合控制方程，并将其应用到COMSOL多场耦合数值模拟软件中。研究重点聚焦于瓦斯对煤样中塑性变形区域的影响，以及它如何影响弹性能量指数和冲击能量指数。研究发现，随着瓦斯压力的提升，煤样中的塑性应变区域扩大，塑性应变程度增加，导致煤样储存弹性能量的能力下降。在煤样变形破坏的过程中，能量消耗加剧，当煤样完全破坏时，剩余的能量减少，进而降低了冲击能量指数和弹性能量指数。 这项研究揭示了瓦斯对煤冲击倾向性的削弱作用，意味着在评估含瓦斯煤层的冲击倾向性和冲击危险性时，必须充分认识到瓦斯对煤冲击特性的影响。这一发现对于改进煤层冲击地压的预测模型、优化开采技术和保障矿井安全具有重要意义。 关键词：瓦斯、冲击倾向性、能量耗散、冲击地压、数值模拟。通过这种细致的数值模拟分析，我们可以更准确地预测和管理在含瓦斯煤层中可能出现的冲击地压风险，从而提高煤炭开采行业的安全性和效率。