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潘三矿煤巷掘进中煤与瓦斯突出过程的数值模拟

作　者: 穆朝民
导　师: 何启林
学　校: 安徽理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 有效应力煤与瓦斯突出固流耦合数值模拟
分类号: TD713
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文实验研究了含瓦斯煤的力学性能,研究了含瓦斯煤的变形、渗流和破坏受本体有效应力和结构有效应力双重有效应力控制,揭示了等效孔隙压力系数α在含瓦斯多孔介质煤全应力一应变过程中的变化规律利用等效有效应力将含瓦斯煤应力变化过程中的变形破坏和煤的渗流特性有机地联系起来。实验研究了岩样应力应变全过程的渗透性能与体积应变的关系,研究渗透率与煤岩体积应变的表征关系式。其可作为研究多孔介质岩体流固耦合的一个重要的耦合关系式。详细地论述了煤与瓦斯突出的发生机理及固流耦合失稳理论。根据渗流力学、岩石力学及弹塑性力学等知识建立起煤岩变形场及瓦斯渗流场固流耦合数学模型。同时建立起以拉应力破坏为主的煤与瓦斯突出失稳新判据。在此基础上,利用计算机有限元程序(Rfpa)方法,模拟掘进工作面煤与瓦斯突出孕育、起动及其发生过程。为进一步认识煤与瓦斯突出发生机理及进一步完善煤与瓦斯突出的预测提供了一定理论依据。研究表明:巷道从开始掘进到突出全过程中应力,渗流场,煤岩变形的变化情况,瓦斯压力及围岩压力,煤体变形三者的耦合关系及对突出的影响,地应力和瓦斯压力对突出时应力的贡献率,及瓦斯压力对煤体强度降低的影响。

潘三矿煤巷掘进中煤与瓦斯突出过程的数值模拟

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