分析和数值模拟试验,结合现场数据和实验室模拟数据,建立和完善有关数学力学模型.
(4)分析相关研究的成果,并通过广泛的学术交流,密切的协作配合,建立和完善煤矿瓦斯动力灾害防治的有关理论体系及灾害防治技术基础.
(5)根据现场试验结果和瓦斯灾害事故案例,对研究成果进行验证和修改完善.
3. 可行性分析
针对我国煤层及瓦斯赋存特点,本项目研究人员对相关研究内容已经进行了长期的研究,取得了一系列研究成果:
已在全国范围开展了大规模的瓦斯地质调查和瓦斯地质编图工作,查明了煤矿瓦斯灾害分布的主要控制因素.得到了不同尺度的构造通过对煤层瓦斯赋存和构造软煤的发育控制来控制瓦斯突出的分布等定性结论.形成了一套较为完善的矿井构造定量预测与评价的理论与方法,获得了高分辨率,高信噪比,高密度三维数据体,落差H≥5的小断层定位误差小于10m,能够分辨区内幅度大于5m的褶曲.
在实验室测定过含瓦斯煤的硬度,体积和强度性质的变化以及含瓦斯煤的变形特性,得出煤体吸附瓦斯后会发生膨胀变形和流变的结论,并对流变的机理和规律以及判定准则进行过研究;通过试验对瓦斯孔隙压力,围岩与煤的渗透率之间的关系以及含瓦斯煤的力学性质进行了研究,建立了煤层瓦斯流动理论及渗流控制方程;对采动引起的岩层移动与地表沉陷规律以及裂隙发育规律进行了研究; 从煤体的蠕变特性出发研究了突出过程,提出了煤与瓦斯突出的流变假说,从能量守衡原理出发提出了煤与瓦斯突出发生的力学条件;对煤矿深部开采中的冲击地压,岩爆等煤矿动力灾害进行过理论与数值模拟研究.
对瓦斯煤尘爆炸的着火机理及动态响应特征进行了管道(巷道)的实验研究,取得了一系列研究成果;对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理,湍流的诱导及对瓦斯爆炸火焰传播的作用等进行了研究.
利用统计损伤模型建立了声发射数和岩石微元损伤统计分布之间的定量关系,利用声发射技术进行了煤与瓦斯突出预测的应用研究,并取得了初步应用效果.对煤在变形破裂过程中电磁辐射规律,孔隙气体影响电磁辐射的产生等进行了实验室和现场试验研究,对岩石破坏电磁辐射机制进行了探讨.
国内外其他研究人员也对相关问题进行了系列化研究,形成了一系列研究成果.这些都为本项目的研究奠定了基础.因此,本项目的研究具有扎实的研究基础.
项目主要承担单位拥有国际一流的研究手段,基本具备瓦斯基础实验室,火灾基础实验室,煤与瓦斯突出基础实验室,亚太地区最大的瓦斯煤尘爆炸试验巷道及试验管道系统,粉尘通风火灾试验巷道,摩擦火花实验室,采场瓦斯运移模拟试验台;有专门的岩石力学和材料实验室,相似材料模型实验室.拥有各种材料试验机,岩石物理力学性质测定装置,采煤工作面和巷道相似模型试验台,动态多功能岩层控制实验系统,电液伺服岩石力学实验系统和先进的数据处理系统,岩石力学三维数值模拟商业软件系统,采矿工程中围岩力学行为的数值模拟系统和平面加载煤层开采应力应变模拟实验系统,能够完成各种岩石物理力学性质测试,井下支护材料性能测试,各类工作面和巷道围岩变形,破坏和顶板冒落的模拟;具有较为完备的动态实时数据采集分析系统,瞬态光谱分析仪,热成像仪,钻孔地质雷达,WKT-E无线电波透视系统,A-ER声电动态监测系统,傅立叶红外气体分析仪,PHOENICS商业软件系统和有关参数测定仪器.这些试验手段为本项目的研究提供了坚实的物质基础.
项目申请者从事矿井重大瓦斯动力灾害相关研究工作已有20余年历史,先后主持承担20多项有关矿井瓦斯赋存,瓦斯地质动力学特征,煤与瓦斯突出,瓦斯爆炸,冲击地压等方面的国家自然科学基金,国家科技攻关,重大产业化项目等,并且参与了十几起煤矿重大瓦斯动力灾害事故(如2003年淮北芦岭煤矿"5.13"瓦斯爆炸事故,陕西铜川陈家山"11.28"瓦斯爆炸事故)的调查和处理工作,对煤矿重大动力灾害事故具有深入的了解,具有很强的组织工作能力.项目组成员有专门从事煤矿瓦斯灾害预测预防基础研究的科研人员,还有从事力学,流体动力学,燃烧爆炸学,地质学,采矿学等方面的研究人员.这些人员都是相关方面的杰出研究人员,具有丰富的科研实践经验和扎实的理论基础.因此,项目具备了一支强有力的专门研究队伍.
针对目前煤矿重大灾
