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构造煤和煤与瓦斯突出关系的研究 被引量:59
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作者 程远平 雷杨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期180-198,共19页
构造煤是原生煤经过长期的强烈挤压,剪切变形后形成的,其具有黏聚力低、强度低和渗透率低等特点。长期以来,中国乃至全球的大部分煤与瓦斯突出事故都发生在构造煤层中,但是其根本原因尚未明确。为了揭示构造煤与突出的内在关系,对构造... 构造煤是原生煤经过长期的强烈挤压,剪切变形后形成的,其具有黏聚力低、强度低和渗透率低等特点。长期以来,中国乃至全球的大部分煤与瓦斯突出事故都发生在构造煤层中,但是其根本原因尚未明确。为了揭示构造煤与突出的内在关系,对构造煤与原生煤的孔隙结构、甲烷吸附、解吸、扩散、渗流和力学性质进行了系统性的回顾与对比,并结合突出能量进行了定量分析。结果表明,由于构造作用,构造煤比原生煤具有更大的总孔隙体积和比表面积,其中大孔受到的影响最为显著。此外,构造煤的吸附/解吸能力和扩散系数普遍较高,而抗压强度和弹性模量则普遍较小。在突出激发阶段,煤体破碎依赖于应力能的释放,此时破碎煤体释放的大量解吸瓦斯是突出后续发展的重要能量来源,特别是小于临界粒径的突出煤体,起到了决定性作用。然而,能量分析表明,若要满足临界粒径的要求,原生煤所需应力条件远高于构造煤,甚至会远超过目前采掘深度的应力水平。因此,原生煤难以提供足够的能量支撑突出的发展。在实际情况中,即使首先发生破碎的是原生煤或者岩石,突出的持续发展也强烈依赖于破碎比功更低和解吸能力更强的构造煤,表明构造煤不仅仅是更易于突出,更是突出发展的一个必要条件。此外,就构造煤的储层特性而言,在实验室中获得的构造煤渗透性能显著高于现场获得的结果(差异可达2个数量级),其主要原因可归结为实验室中重构的构造煤样品无法还原构造煤的原始物理性质。因此在未来的研究中,除了仍需要对构造煤体的孔隙结构进行系统性的研究外,还需要探究构造煤样品重构的新方法。 展开更多
关键词 构造煤 储层特性 突出机理 能量分析 应力
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煤与瓦斯突出关键结构体致灾机制 被引量:55
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作者 舒龙勇 王凯 +3 位作者 齐庆新 樊少武 张浪 范喜生 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期347-356,共10页
为了进一步完善煤与瓦斯突出机制,通过对已有研究成果和煤与瓦斯突出地质结构环境的总结分析,将煤与瓦斯突出机制研究与工程结构相结合,提出煤与瓦斯突出的关键结构体模型,并对煤与瓦斯突出过程进行剖析,通过理论分析建立煤与瓦斯突出... 为了进一步完善煤与瓦斯突出机制,通过对已有研究成果和煤与瓦斯突出地质结构环境的总结分析,将煤与瓦斯突出机制研究与工程结构相结合,提出煤与瓦斯突出的关键结构体模型,并对煤与瓦斯突出过程进行剖析,通过理论分析建立煤与瓦斯突出启动的力学判据Cm和能量判据Ce,形成煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论。研究结果表明:地质构造运动形成构造煤体,营造利于突出发生的高应力环境,提供利于瓦斯保存和突出启动的地质结构环境;突出煤体具备高能瓦斯和构造煤的介质属性,是煤与瓦斯突出的基本条件,也是突出过程中能量的主要来源,关键结构体是煤与瓦斯突出得以成功启动的必要条件;依据关键结构体模型,煤与瓦斯突出分为准静载作用下的延迟突出(D-QSL)和动载作用下的瞬时突出(I-DL)2种类型;煤与瓦斯突出过程经历准备、启动、发展和终止4个阶段,突出准备阶段始于地质构造运动对煤体的改造,突出激发表现为结构2的突变失稳,隶属于突出准备阶段,突出能否成功启动决定于结构1的力–能条件;利用关键结构体模型和突出启动的力–能判据能够揭示典型煤与瓦斯突出事故的启动机制,可为煤与瓦斯突出预测与防治提供指导。 展开更多
关键词 采矿工程 煤与瓦斯突出 突出机制 突出启动 关键结构体 力–能判据
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煤与瓦斯突出微观机理研究 被引量:40
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作者 王继仁 邓存宝 邓汉忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期131-135,共5页
构建了煤表面与CH4的吸附模型,采用量子化学密度泛函(DFT)理论计算方法,在B3LYP/6-311G计算水平上,对构建的煤与CH4分子吸附伴生体系结构进行优化,得到了吸附平衡态的几何构型,计算了吸附能和振动频率,从而得出煤与瓦斯突出微观机理:在... 构建了煤表面与CH4的吸附模型,采用量子化学密度泛函(DFT)理论计算方法,在B3LYP/6-311G计算水平上,对构建的煤与CH4分子吸附伴生体系结构进行优化,得到了吸附平衡态的几何构型,计算了吸附能和振动频率,从而得出煤与瓦斯突出微观机理:在矿井生产中,由地震、开采等引起采掘工作面围岩应力变化导致煤岩体破裂,煤岩体破裂产生频率范围宽广的电磁波.由量子化学密度泛函理论(DFT)计算得到煤与瓦斯的吸附为物理吸附,吸附能为1.16 kJ/mol.煤与CH4吸附形成的伴生分子体系以量子化形式吸收宽频电磁波,导致该体系由基态变为激发态,使得瓦斯由吸附态脱附变为游离态,形成大量的游离态瓦斯,在弱面发生煤与瓦斯突出. 展开更多
关键词 突出机理 电磁波 量子力学 量子化学
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高压磨料水力割缝防突技术 被引量:44
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作者 叶青 李宝玉 林柏泉 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2005年第12期11-14,共4页
系统地分析了高压磨料水力割缝防突技术的机理,介绍了其工艺流程和有关技术参数的研究情况,阐述了高压磨料水力割缝防突技术在突出煤层快速掘进中的防突作用,试验表明了高压磨料水力割缝防突技术是突出煤层快速掘进中的一项有效防突措施... 系统地分析了高压磨料水力割缝防突技术的机理,介绍了其工艺流程和有关技术参数的研究情况,阐述了高压磨料水力割缝防突技术在突出煤层快速掘进中的防突作用,试验表明了高压磨料水力割缝防突技术是突出煤层快速掘进中的一项有效防突措施,其具有良好的实用性和广阔的推广前景。 展开更多
关键词 高压磨料 水力割缝 掘进工作面 突出防治 机理
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突出煤体变形破坏声发射特征的综合分析 被引量:39
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作者 曹树刚 刘延保 张立强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第A01期2794-2799,共6页
利用声发射事件率、振铃事件比和累计振铃数作为AE表征参数,进行单轴受压下突出煤样破坏全过程声发射试验。试验结果表明,不同轴向载荷的作用过程中,煤样声发射特征变化具有阶段性,根据全应力–应变曲线和声发射特征的变化规律均可分为... 利用声发射事件率、振铃事件比和累计振铃数作为AE表征参数,进行单轴受压下突出煤样破坏全过程声发射试验。试验结果表明,不同轴向载荷的作用过程中,煤样声发射特征变化具有阶段性,根据全应力–应变曲线和声发射特征的变化规律均可分为5个阶段;因既反映声发射事件发生的频度又涉及事件的能量,声发射振铃事件比能更为准确地反映煤体变形破坏过程中声发射变化趋势,适合作为煤岩动力灾害预测的主要参数之一。弹塑性阶段是累计振铃数增长的主要阶段,累计振铃数达到AE累计振铃总数的35.35%;在接近峰值强度时,AE累计振铃数曲线趋于平缓,出现声发射相对平静期,即在其他岩石中存在的峰前相对平静期也存在于具有较多原始损伤的煤体之中,但损伤煤体的相对平静期更短,AE累计振铃数曲线突增和峰前相对平静期可作为煤样峰值破坏的征兆用于煤与瓦斯突出预测预报。 展开更多
关键词 采矿工程 声发射 突出煤体 单轴压缩 应力状态 破坏机制
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掘进煤巷应力仿真和延时煤与瓦斯突出机理研究 被引量:35
6
作者 罗新荣 夏宁宁 贾真真 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期571-575,共5页
掘进煤巷工作面应力“三带”分布对延时突出起着关键作用.采用岩石破裂过程RFPA^2D分析软件数字仿真了煤巷掘进工作面应力状态及“三带”分布范围,分析了渗透力对瓦斯突出的作用.结果表明:充分卸压带为2m,部分卸压带为2~6m,集中... 掘进煤巷工作面应力“三带”分布对延时突出起着关键作用.采用岩石破裂过程RFPA^2D分析软件数字仿真了煤巷掘进工作面应力状态及“三带”分布范围,分析了渗透力对瓦斯突出的作用.结果表明:充分卸压带为2m,部分卸压带为2~6m,集中应力带为6~18m.由于掘进工作面煤层应变软化,卸压带宽度随时间延长而展宽;当煤体水平承载能力小于水平载荷时,煤体脱离,在重力作用下冒落、掉渣.此时水平载荷转移到深部煤体,使处于临界状态的深部煤层破坏.这是一个正反馈的加速过程,最后水平载荷形成应力破坏波,造成煤体的快速拉裂破坏,形成煤与瓦斯突出. 展开更多
关键词 掘进煤巷 延时突出 卸压带 渗透力 突出机理
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煤与瓦斯突出阵面的推进过程及力学条件分析 被引量:32
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作者 蒋承林 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第4期1-9,共9页
本文用数学解析方法解出了石门揭煤条件下工作面前方含瓦斯煤体内的稳态应力场和动态应力场。对突出阵面推进过程中任一煤体质点所经历的不同阶段内起主要作用的因素进行了研究,结合煤样的破裂特性用断裂力学的方法分析了突出的发生与... 本文用数学解析方法解出了石门揭煤条件下工作面前方含瓦斯煤体内的稳态应力场和动态应力场。对突出阵面推进过程中任一煤体质点所经历的不同阶段内起主要作用的因素进行了研究,结合煤样的破裂特性用断裂力学的方法分析了突出的发生与发展过程,提出了煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说并给出了突出发生的力学条件。并在突出模拟试验中进行了初步的验证。 展开更多
关键词 动态应力场 突出机理 地应力 煤突出 瓦斯突出
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煤与瓦斯突出机理研究 被引量:22
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作者 王恩义 《焦作工学院学报》 2004年第6期419-422,共4页
后期释放条件不同导致了石门、回采及煤巷工作面突出强度的差异性.突出型的突出,包括煤粉的堆积和孔洞的形状,均是在压出型突出的基础之上迭加后形成的,瓦斯是突出的主导因素.
关键词 煤与瓦斯突出 突出强度 煤巷 工作面 回采 石门 煤粉 机理研究 后期 释放
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我国煤与瓦斯突出机理70年发展历程与展望 被引量:20
9
作者 张超林 王培仲 +4 位作者 王恩元 许江 李忠辉 刘晓斐 彭守建 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期59-94,共36页
煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题,其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩,其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955... 煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题,其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩,其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955—1977年)、理论奠定阶段(1978—2002年)、快速发展阶段(2003—2015年)和稳定发展阶段(2016年至今);基于文献计量学方法和科学知识图谱分析,探讨了突出机理的研究热点和前沿趋势。分别从理论假说、物理模拟、数值模拟3个方面系统总结了我国煤与瓦斯突出机理研究进展:理论假说方面,在综合作用假说的基础上,针对我国煤矿实际情况形成了以流变假说、球壳失稳理论、力学作用假说等为代表的新观点和新理论,奠定了突出理论研究基础;物理模拟方面,围绕突出主控因素、多物理场演化、能量转化与失稳条件、地质构造与构造煤、两相流致灾机制等方面进行了大量的试验研究,基本掌握了突出的发动条件、发展过程、演化规律及影响因素;数值模拟方面,主要开展了突出煤层、地质构造和突出两相流等方面的模拟研究,然而由于突出过程和影响因素的复杂性,仍无法实现突出全过程的模拟分析。目前,已初步形成了具有我国特色的煤与瓦斯突出理论体系,但时有发生的突出事故表明突出防治形势依然严峻。结合研究现状和发展趋势,认为应进一步研究突出全过程、全要素、全时空耦合演化过程,分析含瓦斯煤多尺度流变行为,探索煤层储能与动态释放过程,揭示复合与次生灾害成灾机制,形成煤与瓦斯突出耦合演化机理、力学模型、能量模型和灾变模型;在此基础上针对典型突出场景,开展复杂地层下突出物理模拟试验和全过程数值模拟反演,实现突出危险的实时监测和连续预警。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 突出机理 科学知识图谱 理论假说 物理模拟 数值模拟 研究进展
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Mechanism investigation on coal and gas outburst: An overview 被引量:19
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作者 Yan-kun Ma Bai-sheng Nie +3 位作者 Xue-qiu He Xiang-chun Li Jun-qing Meng Da-zhao Song 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第7期872-887,共16页
Coal and gas outburst is a frequent dynamic disaster during underground coal mining activities.After about 150 years of exploration,the mechanisms of outbursts remain unclear to date.Studies on outburst mechanisms wor... Coal and gas outburst is a frequent dynamic disaster during underground coal mining activities.After about 150 years of exploration,the mechanisms of outbursts remain unclear to date.Studies on outburst mechanisms worldwide focused on the physicochemical and mechanical properties of outburst-prone coal,laboratory-scale outburst experiments and numerical modeling,mine-site investigations,and doctrines of outburst mechanisms.Outburst mechanisms are divided into two categories:single-factor and multi-factor mechanisms.The multi-factor mechanism is widely accepted,but all statistical phenomena during a single outburst cannot be explained using present knowledge.Additional topics about outburst mechanisms are proposed by summarizing the phenomena that need precise explanation.The most appealing research is the microscopic process of the interaction between coal and gas.Modern physical-chemical methods can help characterize the natural properties of outburst-prone coal.Outburst experiments can compensate for the deficiency of first-hand observation at the scene.Restoring the original outburst scene by constructing a geomechanical model or numerical model and reproducing the entire outburst process based on mining environment conditions,including stratigraphic distribution,gas occurrence,and geological structure,are important.Future studies can explore outburst mechanisms at the microscale. 展开更多
关键词 coal and gas outburst outburst mechanism outburst model outburst simulation microscopic pore structure
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基于能量理论的煤与瓦斯突出机理探讨 被引量:22
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作者 师皓宇 马念杰 许海涛 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期88-92,共5页
为研究煤与瓦斯突出的力学机理和能量来源,根据理想气体状态方程,推导了采场围岩瓦斯突出过程中的瓦斯压力、瓦斯含量与对外做功的关系,基于弹塑性力学,阐明了岩体弹塑性状态转化前后应变能释放机理。研究结果表明:煤与瓦斯突出是瓦斯... 为研究煤与瓦斯突出的力学机理和能量来源,根据理想气体状态方程,推导了采场围岩瓦斯突出过程中的瓦斯压力、瓦斯含量与对外做功的关系,基于弹塑性力学,阐明了岩体弹塑性状态转化前后应变能释放机理。研究结果表明:煤与瓦斯突出是瓦斯势能与煤岩体弹性能共同作用并转化为煤岩体动能的结果;瓦斯势能释放值与释放路径无关,而与瓦斯压力和瓦斯含量相关,与煤壁前方塑性区扩展规模相关;将其应用至1次特大型煤与瓦斯突出事故中,核算的突出煤量、瓦斯含量和煤体抛出速度基本吻合于实际结果;基于理论分析提出了煤与瓦斯突出的3项防治措施,一是通过钻孔卸压或瓦斯抽放减小瓦斯压力,二是增加极限平衡区距离或减小截深,三是避免高瓦斯巷道或工作面出现蝶形塑性破坏。 展开更多
关键词 煤与瓦斯 瓦斯能量 应变能 突出机理
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水力卸压防止承压散体煤和瓦斯突出机理 被引量:17
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作者 马中飞 俞启香 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期103-106,共4页
从散体煤和瓦斯失控突出条件出发,分析了超前水力卸压防止散体煤和瓦斯突出作用原理,并通过检测水力卸压前后瓦斯涌出量变化、利用电磁辐射技术检测煤体破裂变形以及相关实际资料验证了该机理的正确性.结果表明,实施水力卸压防突措施时... 从散体煤和瓦斯失控突出条件出发,分析了超前水力卸压防止散体煤和瓦斯突出作用原理,并通过检测水力卸压前后瓦斯涌出量变化、利用电磁辐射技术检测煤体破裂变形以及相关实际资料验证了该机理的正确性.结果表明,实施水力卸压防突措施时电磁辐射强度及脉冲数增大,有利于防止突出,其防突作用原理有3条:1)煤体增裂预释放瓦斯,增加切向应力和散体摩擦阻力,2)增加煤体位移,预降低高压侧径向有效地应力,减少散体突变运动径向应力差,3)注水湿润使散体间及相邻煤岩体黏结,增大了散体摩擦阻力系数. 展开更多
关键词 超前水力卸压 煤和瓦斯 承压散体 突出 机理
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构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用 被引量:11
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作者 郭德勇 揣筱升 +1 位作者 张建国 张国川 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3076-3090,共15页
为探讨构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用,运用瓦斯地质学、构造物理学和岩石力学方法分析了构造应力场对煤体结构、地应力和煤层瓦斯的作用,结合煤与瓦斯突出实例研究了构造应力场对突出分布、类型和强度的作用,揭示了构造应力场控... 为探讨构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用,运用瓦斯地质学、构造物理学和岩石力学方法分析了构造应力场对煤体结构、地应力和煤层瓦斯的作用,结合煤与瓦斯突出实例研究了构造应力场对突出分布、类型和强度的作用,揭示了构造应力场控制煤与瓦斯突出机理和作用形式。研究表明:构造应力场控制煤体结构分布、类型及煤体强度特征,挤压构造应力场是形成构造煤的主要应力作用形式,并于褶皱层间滑动带和压扭性断裂带形成构造煤发育区;构造应力场强度越大,煤体破坏程度越高、煤体强度越低。构造应力场控制地应力类型、大小和方向,强构造应力场作用区域属于大地动力场型并处于高地应力环境,构造应力场方向即地应力的最大水平主应力方向。构造应力场影响煤层瓦斯富集程度,强构造应力场作用区域煤层渗透率低、瓦斯含量高、瓦斯压力大,并于压扭性构造带形成瓦斯富集区。多期构造应力场演化作用造成构造煤、地应力和煤层瓦斯呈区域性分布,进而控制突出的分区分带特征;构造应力场产生的水平挤压作用控制突出类型以压出为主;构造应力场的最大水平主应力方向与巷道轴向夹角越大,应力集中系数越大,突出强度越大;最大水平主应力越大,煤岩体弹性变形能和瓦斯膨胀内能越大,突出强度越大。 展开更多
关键词 构造应力场 煤与瓦斯突出 构造物理 突出规律 突出机理
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煤与瓦斯突出机理探讨及其预报方法 被引量:11
14
作者 王健 王超 +3 位作者 郑赟 袁旭朋 许声弟 郭开元 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第6期173-177,共5页
煤与瓦斯突出是严重的矿井地质灾害,受到瓦斯、地应力、煤体强度、温度等众多因素的影响,问题的特殊性和复杂性导致煤与瓦斯突出成为摆在人类面前的科研难题。为了防止煤与瓦斯突出的发生,国内外研究者们对其机理做了大量探索,提出了多... 煤与瓦斯突出是严重的矿井地质灾害,受到瓦斯、地应力、煤体强度、温度等众多因素的影响,问题的特殊性和复杂性导致煤与瓦斯突出成为摆在人类面前的科研难题。为了防止煤与瓦斯突出的发生,国内外研究者们对其机理做了大量探索,提出了多种假说。着重探讨了受认可程度最高的3种假说及其各自适用的局限性,提出存在的问题,并总结目前应用较为有效的突出预报方法。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 突出机理 突出预测预报 突出假说 综合作用
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堰塞坝漫顶溃决过程与机理试验研究 被引量:11
15
作者 邓明枫 陈宁生 +1 位作者 邓虎 胡桂胜 《成都理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期359-365,共7页
为了分析堰塞坝的溃决过程与机理,进行了堰塞坝漫顶溃决试验。结合堰塞坝的溃口扩展和溃决流量过程,将漫顶溃决过程分为最初的缓慢侵蚀阶段和之后的快速侵蚀阶段。在这个过程中,溃口在纵向上的扩展以陡坎侵蚀的方式推进,而横向上的扩展... 为了分析堰塞坝的溃决过程与机理,进行了堰塞坝漫顶溃决试验。结合堰塞坝的溃口扩展和溃决流量过程,将漫顶溃决过程分为最初的缓慢侵蚀阶段和之后的快速侵蚀阶段。在这个过程中,溃口在纵向上的扩展以陡坎侵蚀的方式推进,而横向上的扩展由土体坍滑失稳引起。坝体漫顶破坏属于冲刷破坏。通过分析陡坎后退过程、冲刷过程及其机理,认为冲刷过程包括土粒间剪切和孤粒搬运两个过程,土粒间剪切为搬运过程提供孤粒,而搬运过程为土粒间剪切提供作用空间。颗粒间剪切发生后,细颗粒随即被搬运,而粗颗粒多在溃口表层形成"拟混凝土"结构,阻碍陡坎下蚀。快速侵蚀阶段,随着流速、流量的增加,"拟混凝土"结构遭到破坏,溃口进一步发展。 展开更多
关键词 堰塞坝 溃决过程 溃决机理 陡坎
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煤与瓦斯突出过程的能量分析 被引量:11
16
作者 姜永东 郑权 +1 位作者 刘浩 宋晓 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期98-101,120,共5页
基于煤与瓦斯突出综合作用假说,通过理论分析与实验研究了煤与瓦斯突出过程中煤体弹性能和瓦斯膨胀能做功。利用MTS815岩石力学试验系统,实验研究了不同围压下煤样的三轴压缩试验,得出煤体的单位体积弹性能与体应力之间呈幂函数关系;用... 基于煤与瓦斯突出综合作用假说,通过理论分析与实验研究了煤与瓦斯突出过程中煤体弹性能和瓦斯膨胀能做功。利用MTS815岩石力学试验系统,实验研究了不同围压下煤样的三轴压缩试验,得出煤体的单位体积弹性能与体应力之间呈幂函数关系;用自制的瓦斯膨胀能装置,测试了不同含水量、气体压力、密实度条件下煤体中的气体膨胀能,得出气体膨胀能与气体压力呈线性关系,且气体在膨胀过程中对外做功时,系统温度变化在1℃左右,研究表明,煤与瓦斯突出过程可以近似看作等温过程。研究结果深化了对煤与瓦斯突出机理的认识,为能量判据奠定了基础。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 突出机理 煤体弹性能 瓦斯膨胀能
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堰塞湖风险评估快速检测与应急抢险技术和装备研发研究构想与成果展望 被引量:11
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作者 蔡耀军 杨兴国 +3 位作者 张利民 周家文 彭文祥 范刚 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期10-18,共9页
中国堰塞湖灾害具有发生频率高、分布范围广、受灾群众多、经济损失大的特点,提升堰塞湖灾害防灾、减灾、救灾能力是国家重大需求。目前,中国堰塞湖风险快速评估与应急抢险技术和装备研究尚处于起步和探索阶段:理论方面,对堰塞坝成生机... 中国堰塞湖灾害具有发生频率高、分布范围广、受灾群众多、经济损失大的特点,提升堰塞湖灾害防灾、减灾、救灾能力是国家重大需求。目前,中国堰塞湖风险快速评估与应急抢险技术和装备研究尚处于起步和探索阶段:理论方面,对堰塞坝成生机制及溃决机理的认识尚不够清晰;技术方面,目前已有的堰塞湖风险快速评估方法及应急处置装备尚不能满足堰塞湖高效应急抢险的需求。针对堰塞湖风险快速评估与应急处置这一国家重大需求,拟运用现代地质学、水沙动力学与信息学等多学科综合交叉与融合的手段,以解决基于岸坡地质和运动过程分析的堰塞体形成机理和不同结构及变化环境下的堰塞体溃决机理两大关键科学问题,突破堰塞湖多源信息快速感知与动态识别和结构探测技术、基于携砂水流的堰塞体溃决过程模拟技术、考虑结构形态要素的堰塞湖致灾风险评估技术、堰塞湖高效排水疏通及堰塞体流道控制技术等四大关键技术,形成完善的堰塞湖风险评估体系及应急抢险成套技术和装备。通过开展堰塞体形成与溃决机理及溃决过程、多源信息快速感知与探测、险情应急监控与预警、致灾风险评估、高风险堰塞湖应急处置技术及应急抢险关键装备研发等6个方面的系统研究工作,破解堰塞湖成生机制及溃决机理研究难题,构建堰塞湖风险评估理论体系,最终形成成套的堰塞湖应急处置技术和装备,并进行示范应用,以期通过协作攻关研究提升中国堰塞湖应急处置与抢险水平,并为保障人民生命财产安全提供科技支撑。 展开更多
关键词 堰塞湖 溃决机理 多源信息 风险评估 应急处置 装备研发
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Coal and gas outburst mechanism of the “Three Soft” coal seam in western Henan 被引量:10
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作者 LEI DongJi LI Chengwu +1 位作者 ZHANG Zimin ZHANG Yugui 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2010年第5期712-717,共6页
Based on the particularities of gas outbursts,i.e.,low gas bearing capacity and low gas pressure in the "Three Soft" coal seam in western Henan,we applied the theories of plate tectonics and regional structu... Based on the particularities of gas outbursts,i.e.,low gas bearing capacity and low gas pressure in the "Three Soft" coal seam in western Henan,we applied the theories of plate tectonics and regional structural evolution to investigate the mechanism of this seam and its impact on the coal seam gas formation.Our investigation revealed that coal and gas outbursts are distributed in a strip in a NW direction,with a number of high-penetration mines scattered towards the south side and low-gas mines largely located on the north side.We analyzed the statistics of 38 gas explosions and the rock-coal sturdiness number coefficient f of 167 sampling sites in the region and found the gas outburst mechanism that features a "low indicator outburst phenomenon".The mechanism is characterized by structural coal as its core,a low gas bearing capacity,low gas pressure and sturdiness coefficient f mostly less than 0.3.Our research results provide a theoretical foundation for effective control of gas disasters. 展开更多
关键词 coal and gas outburst mechanism investigation THRESHOLD sliding structure
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Response characteristics of gas pressure under simultaneous static and dynamic load:Implication for coal and gas outburst mechanism 被引量:3
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作者 Longyong Shu Liang Yuan +3 位作者 Qixian Li Wentao Xue Nannan Zhu Zhengshuai Liu 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期155-171,共17页
Coal and gas outbursts are dynamic disasters in which a large mass of gas and coal suddenly emerges in a mining space within a split second.The interaction between the gas pressure and stress environment is one of the... Coal and gas outbursts are dynamic disasters in which a large mass of gas and coal suddenly emerges in a mining space within a split second.The interaction between the gas pressure and stress environment is one of the key factors that induce coal and gas outbursts.In this study,first,the coupling relationship between the gas pressure in the coal body ahead of the working face and the dynamic load was investigated using experimental observations,numerical simulations,and mine-site investigations.It was observed that the impact rate of the dynamic load on the gas-bearing coal can significantly change the gas pressure.The faster the impact rate,the speedier the increase in gas pressure.Moreover,the gas pressure rise was faster closer to the impact interface.Subsequently,based on engineering background,we proposed three models of stress and gas pressure distribution in the coal body ahead of the working face:static load,stress disturbance,and dynamic load conditions.Finally,the gas pressure distribution and outburst mechanism were investigated.The high concentration of gas pressure appearing at the coal body ahead of the working face was caused by the dynamic load.The gas pressure first increased gradually to a peak value and then decreased with increasing distance from the working face.The increase in gas pressure plays a major role in outburst initiation by resulting in the ability to more easily reach the critical points needed for outburst initiation.Moreover,the stronger the dynamic load,the greater the outburst initiation risk.The results of this study provide practical guidance for the early warning and prevention of coal and gas outbursts. 展开更多
关键词 Coal and gas outburst Gas pressure Dynamic load outburst mechanism
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煤与瓦斯突出相似模拟试验的能量原理 被引量:3
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作者 程远平 雷杨 杨斯杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4078-4096,共19页
煤与瓦斯突出作为一种破坏力极强的矿井动力灾害,由于这种动力灾害通常难以直接观测,煤与瓦斯突出的物理相似模拟成为了收集突出观测数据和研究突出机理的重要方法。然而,突出相似模拟试验的能量原理目前仍缺乏系统性研究。通过对过去7... 煤与瓦斯突出作为一种破坏力极强的矿井动力灾害,由于这种动力灾害通常难以直接观测,煤与瓦斯突出的物理相似模拟成为了收集突出观测数据和研究突出机理的重要方法。然而,突出相似模拟试验的能量原理目前仍缺乏系统性研究。通过对过去70 a中突出模拟试验的回顾,发现实验型煤具有普遍较高的孔隙率(10%~40%,中位数为21.2%),显著增大了煤孔隙中储存的初始游离瓦斯膨胀能(几倍到几十倍)。为了进一步获得突出模拟试验的能量释放特征,基于相似准则,利用真三轴煤与瓦斯突出模拟系统开展了一系列突出模拟试验。结合观测数据与能量分析,发现瓦斯膨胀能是突出能量的主要组成部分,占总能量的87.50%~95.31%,其中初始游离气体的贡献占比为1/3~2/3;证明了实验室模拟试验的本质,是将突出过程等效为煤中高压气体驱动的动力过程。特别是,由于实验型煤高孔隙率引起的高初始游离瓦斯膨胀能,模拟试验可以不依赖应力条件,甚至可以由非吸附性气体(如He)在低压下(约0.45 MPa)诱发。与现场实际突出相比,模拟试验往往表现为瓦斯膨胀能与应力能的同时释放,缺乏应力与瓦斯之间的相互作用,因而难以还原突出的激发过程。在未来的试验装置设计中,如何使实验型煤孔隙率与原始煤层相当(通常为1%~11%)是突出相似模拟能否在相似性上获得突破性进展的关键。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 瓦斯膨胀能 试验仪器 能量原理 突出机理
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