突出煤体空间分布及粒径分布特性试验分析

ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０１８．０３１０ 文章编号：１６７２－９３１５（２０１８）０３－０４１１－０６
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ３ Ｍａｙ２０１８
突出煤体空间分布及粒径分布特性试验分析
邢跃强，程远平，涂庆毅，王小蕾
（中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 ２２１１１６）
此时突出煤体的搬运类似于有限的突出能量作用下瞬间被抛出大部分突出煤体获得的初始动能是相近的并被搬运到远离突出口的位置而由于衰减期不明显靠近突出口的区域并没有后续突出煤体的分布最终呈现出靠近突出口区域的突出煤体分布量是不高的
第 ３８卷 第 ３期 ２０１８年 ０５月
西安科技大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
摘 要：为进一步研究煤与瓦斯突出过程中突出煤体的空间分布与粒径分布特征，利用自主研 发的真三轴煤与瓦斯突出模拟试验装置，在相同成型压力 ３０００ｋＮ基础上，开展瓦斯压力为 ０２，０．２５，０．３，０．３５，０．４，０．５ＭＰａ下的煤与瓦斯突出试验。通过水平加载泵站控制，将垂直应 力、构造应力、侧向应力均设置为 ５．５ＭＰａ．结果证明了煤与瓦斯突出的发生存在一个瓦斯临界 值，大于这个临界值，突出发生，本试验中突出临界值位于 ０．２５～０．３ＭＰａ之间。随着瓦斯压力 的增加，煤样的突出量逐渐增大，相对突出强度也增大，说明在现场中，瓦斯压力是煤与瓦斯突 出强度的重要决定因素。突出煤体呈梭形分布，中间有多条带式间隔，吹扫作用明显。突出煤 体主要聚集在远处区域，主要为小粒径煤粉，其中直径小于 ０．２５ｍｍ的煤粉占比均大于 ２０％，而 小于 ０．５ｍｍ的均超过 ４５％，个别甚至高达 ６６．７％．大粒径煤颗粒两头多，中间少。突出试验结 果与现场实际突出情况有所不同，尤其是在大粒径煤体分布方面，但是综合试验空间、突出发展 时间、煤的自然安息角等多方面因素考虑，可以得到合理的解释。 关键词：煤与瓦斯突出；三轴应力；瓦斯压力；空间分布；粒径分布 中图分类号：ＴＤ７１３ 文献标志码：Ａ
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西 安 科 技 大 学 学 报 ２０１８年
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收稿日期：２０１８－０１－１０ 责任编辑：杨泉林 基金项目：国家自然科学基金（５１５７４２２９） 第一作者：邢跃强（１９９３－），男，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｂｄｗｚｌｏ＠１６３．ｃｏｍ 通信作者：程远平（１９６２－），男，吉林吉安人，教授，博导，Ｅｍａｉｌ：ｙｐｃｈｅｎｇ＠ｃｕｍｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌ
ＸＩＮＧＹｕｅｑｉａｎｇ，ＣＨＥＮＧＹｕａｎｐｉｎｇ，ＴＵＱｉｎｇｙｉ，ＷＡＮＧＸｉａｏｌｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓａｍｐｌｅｉｎ ｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｈｒｅｅａｘｉｓｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ，ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆ３０００ｋＮｍｏｌｄｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｔｈｅｔｅｓｔｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓ ｏｕｔｂｕｒｓｔｕｎｄｅｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ０．２，０．２５，０．３，０．３５，０．４，０．５ＭＰａ．Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｒｅｓｓ，ｔｅｃｔｏｎｉｃｓｔｒｅｓｓａｎｄｌａｔｅｒａｌｓｔｒｅｓｓａｒｅａｌｌｓｅｔｔｏ５．５ＭＰａｂｙｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｏａｄｉｎｇｐｕｍｐｓｔａ ｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓａｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓ ｏｕｔｂｕｒｓｔ．Ｉｔｈａｐｐｅｎｓｏｎｌｙｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅ．Ｔｈｅｏｕｔｂｕｒｓｔｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｉｓａｐ ｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｂｅｔｗｅｅｎ０．２５～０．３ＭＰａｉｎｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ａｓｔｈｅｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｃｏａｌｓａｍ ｐｌｅｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｃｏａｌ，ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓ ｔｈａｔｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｆａｃｔｏｒｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｉｓｓｈｕｔｔｌｅｓｈａｐｅｄ，ｔｈｅｇｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅ