煤与瓦斯突出力热耦合作用机理研究

煤与瓦斯突出是力热耦合作用下的矿井动力现象，突出的实质是煤孔隙介质中高压瓦斯在开采扰动影响下破坏煤体做功抛至巷道或工作面。本项研究以质量守恒及能量守恒理论为基础，分析煤体内瓦斯膨胀的热力学过程，建立热应力作用下煤体的应力、应变及其本构方程，通过差示扫描量热法及非稳定法测定煤样导热系数，通过含瓦斯煤样在热力耦合实验分析热应力、外部载荷及瓦斯压力共同作用下煤的极限破坏强度，建立并完善煤与瓦斯突出热力耦合模型。运用多物理场耦合分析软件建立数值计算模型，输入初始条件及边界条件，模拟分析力热耦合作用下煤与瓦斯突出孕育、发动、发展和停止的灾害深化全过程，得出在不同边界条件和初始条件下应力、应变和能量分布规律，从多物理场耦合角度提示瓦斯突出的介质条件、相互作用机理及其对煤与瓦斯的影响程度，以此为基础对煤与瓦斯突出危险性做出评估和预测。

煤与瓦斯突出是热力耦合作用下的矿井动力现象，突出的实质是煤孔隙介质中高压瓦斯在开采扰动影响下破坏煤体做功抛至巷道或工作面。本项研究以质量守恒及能量守恒理论为基础，分析煤体内瓦斯膨胀的热力学过程，建立热应力作用下煤体的应力、应变本构方程，通过差示扫描量热法及非稳定法测定煤样导热系数，通过含瓦斯煤样在热力耦合实验分析热应力、外部载荷及瓦斯压力共同作用下煤的极限破坏强度，建立并完善煤与瓦斯突出热力耦合模型。分析力热耦合作用下煤与瓦斯突出孕育、发动、发展和停止的灾害深化全过程，得出在不同边界条件和初始条件下应力、应变和能量分布规律，从多物理场耦合角度提示瓦斯突出的介质条件、互相作用机理及其对煤与瓦斯的影响程度，以此为基础对煤与瓦斯突出危险性做出评估和预测。