断层带掘进诱发煤和瓦斯突出数值模拟的研究.pdf

河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名: 年月日河南理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河南理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权河南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书。学位论文作者签名: 指导教师签名: 年月日年月日万方数据中图文分类号:TD713 密级:公开单位代码:10460 UDC: 断层带掘进诱发煤与瓦斯突出数值模拟研究 Numerical Simulation Research of coal and gas outburst in faults induced by heading 姓名韩正林申请学位工学硕士(学科) 专业矿业工程(安全技术及工程) 研究方向瓦斯地质理论与技术导师谭志宏职称副教授张玉贵教授论文提交日期2011年4月论文答辩日期2011年6月河南理工大学万方数据致谢岁月匆匆,三年的研究生生活弹指即过。三年以来,承蒙恩师谭志宏副教授、张玉贵教授、张子敏教授、张明杰教授、魏国营副教授课业上的悉心指导及生活上的无微不至的关心,除获得研究能力及专业知识外,在待人处世上亦多受恩师教诲。唯有恩师的悉心教导,才得以有今日的成长。从恩师的言传身教中我学到了许多做人的道理和做学问的方法。在我和恩师接触的三年中,从来就没有见到他们在周末休息过。他们这种对学术孜孜不倦的追求精神,时刻激励着我。从最初的数值模拟软件的学习,到对现场数据的收集, 再到对专业理论知识的学习。恩师都是由浅入深,不厌其烦,层层递进的讲解, 对我进行了全面细致的培养,使我逐渐领悟到了一些做学问的方法。尽管我付出了很大努力,但是与恩师的培养目标仍有很大差距,我只有在今后的学习和工作中加倍努力,以报师恩。感谢滑俊杰硕士、华敬涛硕士、申振华硕士、卫军光硕士在资料收集、整理、分析中给予鼎立相助,尤其是论文的撰写过程中提供的指导,使得论文如期完成, 在此表示深深的谢意! 感谢闫江伟讲师、贾天让讲师在论文不足之处方面给予的指点。感谢河南理工大学对我的培养和教育!感谢安全学院及研究生处各位领导和老师给予关心、帮助和培养! 感谢家人以及我的朋友们,感谢你们无尽的关爱。对于其他曾经给予帮助, 却未能一一提及的老师、朋友,在此一并致上最深的谢意! 衷心地感谢所有参与论文评审、预答辩、答辩、并提出宝贵意见的各位教授和专家! 万方数据 I 摘要我国是一个动力灾害多发的国家,断层带附近应力变化情况不明确,部分动力灾害都是发生在断层带附近。2004年10月20日大平煤矿发生的突出就是由于掘进工作面遇到一条强烈挤压逆断层,因此研究断层带附近的应力变化规律对预防煤与瓦斯突出有参考价值。通过总结断层带附近应力场分布及研究方法,采用RFPA ,从应力集中阶段、应力诱发断层破裂阶段、瓦斯应力促使煤层破坏阶段和突出四个阶段分析应力变化、破坏与损伤和瓦斯流场等方面的内容。在此基础上,研究了从断层下方(上、下盘)和煤层同一水平(上、下盘)掘进两种情况。通过分析得出以下结论,突出未发生前断层受到应力作用,随着巷道向前掘进,断层受到的应力集中增大并发生破坏。断层破坏后,煤层受到拉剪应力的共同作用而发生破坏,煤层瓦斯解析。由于应力和瓦斯压力破坏平衡在瞬间发生了突出。沿断层上盘掘进,过断层后,巷道上方煤层发生破坏,煤体发生的破坏更严重,随着巷道在煤层的掘进,上部煤层受力增大,引起断层上盘的破坏,进而发生更加严重的突出。而沿断层下盘掘进,煤体的破坏较少,当巷道掘进至断层附近时,瓦斯压力使破碎的煤块沿着断层破裂面压入掘进巷道进而发生煤与瓦斯突出。关键词:断层;煤与瓦斯突出;数值模拟;应力分布万方数据 II · 万方数据 III Abstract Our countryis a dynamic disaster-prone country, the stress change near the fault zone is not clear, some power disaster occurred in the fault vicinity. OnOctober 20, 2004