【摘 要】
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随着煤矿开采深度的增加，井下开采条件越来越复杂，煤岩体的灾变失稳问题变得愈加突出。由于受到深部煤层煤岩蠕变特性的影响，煤岩体延迟失稳及高瓦斯矿井中的煤与瓦斯延迟突出事
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随着煤矿开采深度的增加，井下开采条件越来越复杂，煤岩体的灾变失稳问题变得愈加突出。由于受到深部煤层煤岩蠕变特性的影响，煤岩体延迟失稳及高瓦斯矿井中的煤与瓦斯延迟突出事故时有发生，这些事故的延时性和隐蔽性对煤矿安全的危害极大。因此，研究深部煤岩体的蠕变本构关系，并对其延迟失稳机理进行分析，对于煤矿安全具有重要的理论和实践意义。文中采用理论分析、实验室试验及数值计算等方法，进行了深部煤岩体蠕变本构关系的研究，并对井巷预留煤柱以及高瓦斯矿井中煤岩体进行了稳定性分析。对煤岩的蠕变本构关系的研究，基于粘塑性统一本构模型，结合煤岩的力学特性，引入软化函数、硬化函数，提出了一种新的时变参数的非线性蠕变模型—TPM模型；采用TPM模型，从能量角度，利用最小势能原理分析了煤柱的稳定性，得到其蠕变失稳判据。同时，文中结合煤岩单轴压缩蠕变试验结果，通过对煤岩蠕变方程进行数值计算，得出TPM模型更能反映煤岩的蠕变过程；并根据文中所提出的失稳判据，针对沿空留巷开采时的预留煤柱，计算得到了煤柱的延迟失稳时间，计算结果反映了基于TPM模型的稳定性能量分析法对工程实践具有指导意义。此外，针对高瓦斯矿井中的煤岩，基于有效应力原理，考虑瓦斯流动因素和瓦斯压力带来的损伤，提出了含瓦斯煤岩体的TPM模型；采用最小势能原理分析了掘进面煤岩体的延迟失稳过程，结果表明：初始瓦斯压力P越大，失稳判据U变化速度越快，即破坏速度越快。
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