工作面煤层瓦斯压力与采动应力的耦合效应

谢广祥,胡祖祥,王 磊

(安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控安徽省重点实验室,安徽淮南 232001)

工作面煤层瓦斯压力与采动应力的耦合效应

谢广祥,胡祖祥,王 磊

(安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控安徽省重点实验室,安徽淮南 232001)

依据煤层采动应力及瓦斯压力的现场实测,应用数值模拟、数力学理论分析方法,对工作面煤层瓦斯压力与采动应力的相互作用进行了深入研究。研究表明:煤层瓦斯压力与采动应力具有典型的耦合效应,且呈正相关性,瓦斯压力峰值位置超前于采动应力;在瓦斯压力峰值前瓦斯压力随采动应力呈现“双增”状态,易失稳引起动力灾变,是煤岩瓦斯动力灾害重点防治区域;依据含瓦斯煤吸附变形与孔隙表面自由能的内在关系,构建了含瓦斯煤采动应力-瓦斯压力互馈效应的数力学模型,揭示了煤层瓦斯压力与采动应力耦合作用的力学机理。

瓦斯压力;采动应力;耦合效应;动力灾害

煤层力学状态和瓦斯赋存状态是煤与瓦斯动力灾变的主要影响因素,其中煤层应力和瓦斯压力是最重要的2个指标。进入深部开采,实施瓦斯综合治理措施后,低指标状态煤与瓦斯动力灾害事故时有发生,采动应力在灾变过程中的主导作用日益凸显。以往众多学者在瓦斯对煤体力学特性影响等[1-3]方面开展了大量的研究工作,取得了丰富的成果;也有专家针对含瓦斯煤受不同应力条件的渗流特性……