深部高瓦斯工作面煤体采动扩容特性及其对灾害影响

"深部高瓦斯工作面煤体采动扩容特性研究" 本文是一篇深入探讨深部高瓦斯工作面煤体采动扩容特性的专业论文，由谢广祥、胡祖祥和王磊三位研究人员共同完成，发表在2014年的《煤炭学报》上。该研究运用了数值模拟、实验室实验、现场实测和理论分析等多方法，系统地分析了深部高瓦斯工作面的煤体在开采过程中发生的扩容现象及其对瓦斯压力的影响。 研究指出，在煤体应力达到峰值之前，会出现扩容的现象，这与煤体内的初始瓦斯压力密切相关。初始瓦斯压力越高，煤体发生扩容所需的应力临界值就越小，导致瓦斯压力更容易发生突变。在高瓦斯工作面的煤体扩容阶段，瓦斯压力表现出对采动应力的响应特征。当受到采动应力的作用时，煤体的扩容行为打破了瓦斯的解吸与吸附平衡，瓦斯压力呈现出先降低后升高的瞬态变化。 为了更深入理解这一现象，研究人员基于深部开采条件下高瓦斯工作面煤体的扩容力学特征，考虑了煤体的瓦斯解吸和吸附特性，并利用理想气体定律，构建了一个数值力学模型，用以描述含瓦斯煤在扩容阶段的瓦斯压力对采动应力的响应。这个模型揭示了煤体扩容区域瓦斯压力不稳定性及突变失稳的内在机制。 研究表明，深部开采时煤层在采动应力下的扩容是引发煤与瓦斯动力灾害的重要条件，同时也是灾害防控的关键可控因素。通过控制煤层采动应力的集中，可以有效地抑制煤体扩容，从而减少煤与瓦斯动力灾变的风险。 关键词：高瓦斯工作面；采动扩容；力学特征 该研究对于深部煤矿的安全开采和瓦斯防治具有重要的理论与实践意义，为制定有效的瓦斯防治理论和技术提供了科学依据。同时，也为企业和政策制定者提供了防范煤与瓦斯动力灾害的新思路。