瓦斯吸附作用下煤体爆破裂隙扩展规律研究 论文

为了探究不同瓦斯压力作用下煤体爆破裂隙扩展规律，基于含瓦斯煤体力学性质异于普通煤体的研究成果，利用LS-DYNA有限元软件，在普通煤体物理力学参数的基础上进行强度修正以确定含瓦斯煤体力学参数，对不同瓦斯压力作用下的煤体爆破裂隙扩展进行模拟，并对应力场在普通及含瓦斯煤中传播、衰减规律进行分析。结果表明：煤体粉碎区、裂隙区半径随瓦斯压力增大而增大，裂隙分布更加密集；在爆破近区，含瓦斯煤体单元峰值压力随瓦斯压力增大略微降低，在爆破中远区，单元峰值压力升高，且含瓦斯煤体中应力场衰减速度低于普通煤体，应力作用时间增长，促使煤体破碎。  【瓦斯吸附作用下煤体爆破裂隙扩展规律研究】煤体爆破是煤矿开采过程中不可或缺的一环，但其中涉及到的瓦斯吸附现象及其对爆破效果的影响却一直是研究的重点。本研究旨在揭示不同瓦斯压力下煤体爆破裂隙扩展的规律，以提升煤矿安全与效率。研究指出，含瓦斯煤体的力学性质与普通煤体有所不同。瓦斯吸附在煤体内部的孔隙中，改变了煤体的物理结构，从而影响其强度和韧性。这种变化需要通过强度修正来调整煤体的物理力学参数，以便在数值模拟中更准确地反映含瓦斯煤体的行为。借助LS-DYNA有限元软件，研究人员能够在普通煤体参数的基础上进行模拟。该软件能够精细地模拟爆破过程中的动态响应，包括应力、应变以及能量传递等关键因素。通过调整模型中的瓦斯压力，可以观察到煤体爆破裂隙扩展的差异。研究结果显示，随着瓦斯压力的增加，煤体的粉碎区和裂隙区半径扩大，裂隙分布变得更加密集。这表明瓦斯的存在加剧了煤体的破碎程度，可能原因是瓦斯压力增大导致煤体内部应力状态的变化，增强了煤体的易碎性。在爆破近区，含瓦斯煤体的单元峰值压力虽随瓦斯压力增大略有下降，但在爆破中远区，单元峰值压力反而升高。这一现象揭示了瓦斯压力对爆破应力场传播的影响：在近区，瓦斯的存在可能降低了局部冲击强度，而在远区，由于瓦斯的存在使得应力场的衰减速度较慢，延长了应力作用的时间，导致煤体破碎更加彻底。此外，研究还发现，含瓦斯煤体中的应力场衰减速度显著低于普通煤体。这意味着在同样的爆破条件下，瓦斯吸附可能导致煤体内部的应力分布更加持久，增加了煤体的破碎程度和裂隙发育，这对煤矿的通风和瓦斯排放带来挑战。因此，对于煤矿开采来说，理解并考虑瓦斯吸附对煤体力学性质的影响至关重要。通过精确的数值模拟，可以优化爆破设计，减少瓦斯爆炸的风险，提高开采的安全性和经济性。未来的研究可能需要进一步探索如何通过技术手段控制瓦斯吸附对煤体的影响，以实现更安全、高效的煤矿开采。