含瓦斯煤岩破裂规律研究.docx

含瓦斯煤岩破裂规律研究
摘要
在煤炭采掘过程中，瓦斯煤岩破裂是一个十分常见的现象。瓦斯煤岩的破裂往往会导致煤矿事故的发生，因此对其破裂规律的研究具有重要意义。本文首先简要介绍了瓦斯煤岩的基本特性和破裂机理，然后介绍了煤岩破裂与瓦斯抽采的关系。接着，探讨了煤岩破裂的主要影响因素和破裂规律，包括煤岩应力、煤岩物理特性和煤岩结构等。最后，总结了煤岩破裂规律的研究现状和存在的问题，并展望了未来的研究方向，有助于人们更好地了解煤岩破裂的机理和规律，提高煤矿安全生产水平。
关键词：瓦斯煤岩；破裂规律；煤岩应力；煤岩物理特性；煤岩结构；安全生产
Abstract
Intheprocessofcoalmining,theruptureofgas-bearingcoalrockisacommonphenomenon.Theruptureofgas-bearingcoalrockoftenleadstocoalmineaccidents,sothestudyofitsrupturelawisofgreatsignificance.Thispaperfirstlybrieflyintroducesthebasiccharacteristicsandrupturemechanismofgas-bearingcoalrock,andthenintroducestherelationshipbetweencoalrockruptureandgasextraction.Then,themaininfluencingfactorsandrupturelawsofcoalrockrupturearediscussed,includingcoalrockstress,physicalpropertiesandstructure.Finally,theresearchstatusandexistingproblemsofcoalrockfracturelawaresummarized,andthefutureresearchdirectionisoutlooked,whichhelpspeopletobetterunderstandthemechanismandlawofcoalrockrupture,andimprovethesafetyproductionlevelofcoalmines.
Keywords:gas-bearingcoalrock;rupturelaw;coalrockstress;coalrockphysicalproperties;coalrockstructure;safetyproduction
一、瓦斯煤岩的基本特性和破裂机理
1.1瓦斯煤岩的物理特性
瓦斯煤岩是煤炭开采中常见的岩石类型之一，具有特殊的物理特性。其主要特性包括：脆性强，容易破裂；含有丰富的天然气，易爆；含水量高，易松散变形；岩石强度低，不耐久。其中，含瓦斯是煤岩破裂的重要原因之一。
1.2瓦斯煤岩的破裂机理
瓦斯煤岩的破裂机理比较复杂，涉及多个因素的相互作用。主要机理如下：
（1）煤岩自身应力作用：压力或应力的作用会导致煤岩产生应变，当应变超过煤岩的破坏强度时，则煤岩会发生破裂；
（2）煤岩结构的稳定性：煤岩的结构不稳定时容易产生破坏，比如有些煤层含有弧形薄板岩夹层，当这些夹层受到应力作用时容易引发煤层破裂；
（3）煤层内部存在多种裂隙，如节理、夹层和煤层间隙等，裂隙的存在使得煤层内的应力分布不均，从而影响煤层的稳定性。
二、煤岩破裂与瓦斯抽采的关系
瓦斯抽采是煤炭开采过程中的重要环节，也是导致煤矿事故的主要原因之一。瓦斯抽采过程中，随着煤岩内部压力的释放，煤岩会发生破裂，释放出大量的瓦斯。当瓦斯含量超过瓦斯爆炸极限时，瓦斯会发生爆炸，导致煤矿事故的发生。因此，煤岩破裂与瓦斯抽采密切相关。
三、煤岩破裂的主要影响因素和破裂规律
3.1煤岩应力的影响
煤岩应力的大小和分布对煤岩破裂具有重要影响，其中，最大主应力和最小主应力的比值（即应力比）是影响煤岩破裂的重要因素之一。当应力比接近1时，煤岩容易发生破裂，且破裂后的岩体切片呈现出“梨形”状。
3.2煤岩物理特性的影响
煤岩物理特性对煤岩破裂具有显著影响，其中，含瓦斯量是煤岩破裂的主要因素之一。煤岩中的瓦斯含量越高，破裂的风险越大。此外，煤岩的孔隙率、抗拉强度和硬度等物理特性也会影响煤岩破裂行为。
3.3煤岩结构的影响
煤岩的结构对煤岩破裂也有重要影响。煤层的夹层、节理和裂隙等煤岩结构的不均匀性，会影响岩层内应力的分布和煤岩的稳定性。此外，煤层的分布、倾角和成层厚度等也是影响煤岩破裂行为的因素之一。
四、煤岩破裂规律的研究现状和问题
目前，国内外研究机构在煤岩破裂规律的研究方面取得了一些进展，建立了部分煤岩破裂数学模型和实