采动下煤岩灾变过程多场耦合效应数值模拟及瓦斯渗流规律

"煤岩灾变过程应力场-损伤场-渗流场耦合效应数值模拟" 本文主要探讨了采动下煤岩灾变过程中的关键因素及其相互作用，特别是损伤-渗流诱发的煤与瓦斯突出的灾变机制。作者们基于含瓦斯煤岩破裂过程的气固耦合理论，利用真实破裂过程分析软件RFPA2D中的GasFlow模块，进行了数值模拟，以研究采动过程中的多场耦合效应和瓦斯卸压抽放的渗流规律。 首先，文章指出在开采过程中，煤岩受到扰动应力场和瓦斯压力的双重影响。这种作用导致煤岩内部裂纹的产生、扩展，并最终可能导致裂纹贯通。这一现象对于理解煤岩灾变过程至关重要，因为裂纹的形成和扩展是煤与瓦斯突出的关键前兆。 其次，模拟结果显示，当裂纹贯通后，工作面与邻近高压瓦斯区之间的煤岩透气系数显著增加，可能达到贯通前的数倍。这表明裂纹网络的发展极大地增强了瓦斯的逸出能力，增加了瓦斯突出的风险。 此外，通过数值模拟，作者验证了应力场-损伤场-瓦斯渗流场三者之间的耦合效应在煤岩突出灾变过程中的重要作用。这种耦合效应揭示了在采动过程中，应力变化如何导致煤岩损伤，进而影响瓦斯的流动特性，最终可能导致灾难性的煤与瓦斯突出。 这一研究为制定有效的卸压消突和瓦斯抽放措施提供了理论支持。根据模拟结果，可以针对性地设计开采策略，如优化开采顺序、实施预防性瓦斯抽放等，以降低煤与瓦斯突出的风险。同时，这也为未来更深入的煤岩力学和瓦斯动力学研究提供了新的视角和方法。 该研究强调了多场耦合在煤岩灾变过程中的决定性作用，并通过数值模拟提供了定量的分析，对于提高煤矿安全生产、防止重大灾害事故的发生具有重要意义。未来的研究可以进一步细化这些耦合效应，探索更多影响因素，以及如何将这些理论成果转化为实际的工程应用。