煤和瓦斯突出过程中地应力作用机理

段东¹，唐春安^1,2，李连崇²，冯小静³

1. 东北大学资源与土木工程学院2. 大连理工大学土木水利学院3. 煤炭科学研究总院沈阳研究院煤矿安全技术国家重点实验室

摘 要：基于岩石破裂损伤理论和气固耦合方法,利用RFPA2D-GasFlow数值模拟系统,结合煤体中应力分布情况和瓦斯突出破坏过程及结果,分析了煤与瓦斯突出三要素（地应力、瓦斯和煤体物理力学性质）中的地应力在瓦斯突出过程中的作用.研究结果表明,在地应力小于1 MPa时,地应力对瓦斯突出具有阻碍作用;当地应力大于1 MPa时,地应力对瓦斯突出具有双重作用:一方面其产生的水平压应力增强了煤体抵抗破坏的能力;另一方面其产生的剪切应力促进煤体发生破坏.同时应用研究结果对浅埋煤层瓦斯突出问题进行了分析,认为浅埋煤层承受的地应力较小,煤层中存在着水平拉应力和垂直拉应力且是大范围存在的,故导致浅埋煤层发生瓦斯突出且多发生特大型瓦斯突出.

关键词：气固耦合;RFPA2D-GasFlow;煤与瓦斯突出;地应力;数值试验;