深井瓦斯煤层采动扩容致灾力学机理

谢广祥¹，殷志强¹，胡祖祥¹，侯俊领²，马海峰³

1. 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控安徽省重点实验室2. 淮南矿业(集团)有限责任公司3. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院

摘 要：为揭示深井瓦斯煤层扩容致灾的内在力学机理,从宏观和细观角度对含瓦斯煤扩容过程的力学特征进行了系统研究。研究表明,受采动应力作用的工作面煤层存在扩容缓变和扩容急变两种力学状态;扩容缓变区煤层累计扩容量缓慢增加、瓦斯压力随采动应力增大而增大;扩容急变区煤层累计扩容量激增导致煤层瓦斯压力突变降低,易诱发动力灾害。含瓦斯煤扩容行为致使瓦斯压力突变,初始瓦斯压力增大导致扩容应力临界值降低、煤体扩容率明显增加、扩容区瓦斯突变压力梯度显著增大,含瓦斯煤失稳致灾敏感性增强。构建了含瓦斯煤瓦斯压力和采动应力耦合作用力学模型,表明工作面煤层瓦斯压力受控于采动应力,且呈指数正相关性。揭示了工作面煤层瓦斯压力受控于采动应力的扩容致灾力学本质。

关键词：扩容致灾;采动应力;瓦斯压力;动力灾害;