煤炭科学技术

作者：秦玉金, 苏伟伟, 卢守青, 李铭杰,

关键词：非稳态扩散, 原生结构煤, 构造煤, 复合煤层, 煤与瓦斯突出,

在我国由于地质构造作用的影响，导致煤层中多存在原生结构煤和构造煤分层的现象；而构造煤的存在导致复合煤层突出危险性急剧增加，这严重制约我国煤矿安全生产。根据软硬复合煤体瓦斯的扩散状态，模拟分析了非稳态扩散复合煤体的力学失稳规律；建立了非稳态扩散的吸附瓦斯膨胀能计算模型，探讨了稳态扩散和非稳态扩散对于吸附瓦斯膨胀能的影响，从能量角度分析了吸附瓦斯膨胀能对突出的控制作用，阐释了非稳态扩散复合煤体的突出失稳致灾机制。结果表明：复合煤层中构造煤的存在能够增加其邻近原生结构煤的塑性破坏程度，提高了原生结构煤塑性区内的瓦斯运移速度，进而增加煤与瓦斯突出危险性；非稳态扩散条件下原生结构煤和构造煤的吸附瓦斯膨胀能是稳态扩散条件的0.50～0.57倍和3.36～3.38倍，复合煤层中由于构造煤的存在导致原生结构煤内部裂隙−基质系统间产生巨大的瓦斯浓度差，使得原生结构煤基质内部的吸附瓦斯迅速解吸，增加邻近原生煤中吸附瓦斯膨胀能，进而使得复合煤层的突出危险性显著增加。

来源：2024年第7期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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