基于采掘应力增量的瓦斯压力演化规律研究

作     者：张士岭 ZHANG Shiling

作者机构：瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 

出 版 物：《矿业安全与环保》 (Mining Safety & Environmental Protection)

年 卷 期：2021年第48卷第6期

页      面：1-5页

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFC0808305) 

主　　题：采掘应力 超静瓦斯压力 有效应力 支承压力 体积压缩系数 

摘      要：为研究采掘应力作用下工作面煤体瓦斯压力的变化规律,借鉴土力学渗流固结模型,设计了一种由钢筒、活塞、弹簧组成的试验装置,形象地模拟采掘应力作用下瓦斯和煤体骨架的受力过程及相互作用,进而提出超静瓦斯压力与超静瓦斯压力系数。通过对轴对称应力状态下瓦斯和煤体骨架的应力、体积应变及相互关系进行理论分析,结合井下煤体采掘应力分布规律,得出超静瓦斯压力与支承压力的关系式。研究结果表明:超静瓦斯压力不同于静瓦斯压力,其是由采掘应力引起的瓦斯压力增量。采掘应力刚发生时,超静瓦斯压力达到最大,随着渗流的进行,超静瓦斯压力不断消散,附加应力逐步转移到煤体骨架上,煤体有效应力增大。超静瓦斯压力与煤体支承压力呈正比关系,比例系数即为超静瓦斯压力系数,其与煤体骨架体积压缩系数呈正比关系,与孔隙率、瓦斯体积压缩系数呈反比关系。