【摘 要】
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煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最严重的动力灾害,目前我国煤矿进入深部开采,深部煤体受“三高一扰动”作用显著,相对浅部更容易诱发矿山灾害,其突出机理不清制约了灾害预警的可靠性和有效性。因此,对煤与瓦斯突出孕育演化全过程进行细化、定量的分析,以系统地认识和描述突出全过程和本质,结合DS5系列全信息声发射信号分析测试系统和冲击力测试仪,以辽宁阜新孙家湾突出煤层为研究对象,利用自主研发的煤与瓦斯突出试验系统
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51874165）； 辽宁兴辽英才计划项目（XLYC1902106）；
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煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最严重的动力灾害,目前我国煤矿进入深部开采,深部煤体受“三高一扰动”作用显著,相对浅部更容易诱发矿山灾害,其突出机理不清制约了灾害预警的可靠性和有效性。因此,对煤与瓦斯突出孕育演化全过程进行细化、定量的分析,以系统地认识和描述突出全过程和本质,结合DS5系列全信息声发射信号分析测试系统和冲击力测试仪,以辽宁阜新孙家湾突出煤层为研究对象,利用自主研发的煤与瓦斯突出试验系统,开展深部矿井不同采深下煤与瓦斯突出物理模拟试验,分析了煤与瓦斯突出孕育演化过程中瓦斯压力和冲击力演化规律、声发射前兆信号特征,在时间序列上采用声发射参数趋势预警方式,建立了煤与瓦斯突出危险性预测指标。研究结果表明:（1）煤与瓦斯突出具有“强度大、速度快、破坏性强”的三大特征。冲击力在巷道内的传播经历了“上升→峰值→降低”的演化过程,突出后,压力腔内瓦斯压力出现“阶梯下降”的现象,表明突出过程瓦斯压力具有持续性和阵发性。（2）通过临界有效应力对突出特征参数影响分析发现,在突出孕育过程中,地应力起主导作用,深部煤体相对于浅部更容易发生破坏,且更容易达到临界失稳条件,在突出激发-发展过程中,瓦斯压力起到主要作用,对煤体抛出有重要影响。（3）煤与瓦斯突出过程经历了孕育前期、孕育后期、激发-发展和终止四个阶段,突出过程中声发射能量信号经历了“平稳→升高→峰值”的演化过程,表明煤与瓦斯突出是一个煤体破坏和能量积累的力学过程。通过对各阶段声发射能量演化规律分析,确定了突出前兆信号特征,并建立煤与瓦斯突出危险性预测指标:AE平均能量E和事件数L。（4）在煤与瓦斯突出演化过程中,煤体在孕育阶段的受力情况及破坏程度影响着突出激发-发展过程中冲击力传播持续发生及煤体的突出相对强度,因此突出孕育阶段含瓦斯煤体的力学状态与突出危险性有关。该论文有图49幅,表11个,参考文献105篇。
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