为揭示煤体强度对煤与瓦斯突出的影响机制,开展了3组不同强度含瓦斯型煤瞬间揭露致突模拟试验,借助高速录像技术与气体压力高速采集技术,精确获取了突出瞬间0.5 s以内的试验数据。结果表明突出型煤的破坏形式及瓦斯压力变化特征与未突出型煤相比存在差异。突出型煤由揭露口向内呈现口小腔大的粉碎破坏并随瓦斯气体抛出,瓦斯压力下降速率高达2.5 MPa/s,且存在粉煤与瓦斯高速涌出阶段和残余瓦斯缓慢涌出阶段2个阶段。未突出型煤仅在揭露口附近少许破碎,无粉煤瓦斯流喷出,瓦斯压力下降速率在0.01~0.02 MPa/s之间,趋于稳定后仍高于大气压力。试验表明型煤强度对突出起阻碍作用,型煤单轴抗压强度与突出瓦斯压力呈二次函数关系,与突出孔洞深度呈线性负相关关系。在突出的孕育阶段,当总应力相同时,型煤强度越低、瓦斯压力越高,越容易发生破坏,并通过煤体有效应力强度理论分析了其影响机制。分析计算了型煤弹性能和瓦斯内能,突出型煤瓦斯内能占比大,而未突出型煤弹性能占比大,二者能量释放的差异是煤体强度影响煤与瓦斯突出的本质原因。

国家重大科研仪器研制项目(51427804)；国家重点研发计划项目(2016YFC0801402)；安徽省自然科学基金面上项目(1408085MKL93)；