突出过程瓦斯急速解吸诱发颗粒煤二次破碎理论与试验研究

摘要

为了研究突出搬运过程瓦斯急速解吸诱发颗粒煤二次破碎，建立了“爆米花”效应理论模型，开展了颗粒煤瓦斯急速解吸数值模拟.采用自主设计的突出过程瓦斯急速解吸诱发颗粒煤二次破碎试验装置，研究了吸附平衡压力、煤的力学强度、结构特征对二次破碎的影响，讨论了瓦斯急速解吸诱发颗粒煤二次破碎对突出的作用.结果表明：在一定的瓦斯压力下，瓦斯急速解吸造成颗粒煤二次破碎存在力学强度临界阈值.煤的力学强度与破碎率呈负相关，与破碎煤的平均粒径呈正相关；糯东煤样的破碎率达11.960%～23.317%,显著高于其他煤样；糯东煤样破碎后的平均粒径仅为55.419～76.469μm,明显小于其他煤样.随着吸附平衡压力增加，二次破碎驱动力增强，促使破碎率显著提升且破碎煤的平均粒径呈现明显细化趋势.当吸附平衡压力从3.0 MPa升高至5.0 MPa时，4种不同煤样的破碎率增幅达5.927%～11.461%,试验后破碎煤的平均粒径降幅达27.252%～41.562%.相对于表观结构较完整且力学强度高的原生煤，表观结构呈胶结状且力学强度低的构造煤更容易由于瓦斯急速解吸发生二次破碎.研究成果有助于揭示突出发展阶段的搬运过程与灾变机理.

关键词

煤与瓦斯突出 / 瓦斯急速解吸 / 二次破碎 / 力学强度 / 瓦斯压力