基于CSIRO模型的煤与瓦斯突出模拟系统与试验应用

在分析现有装置优势与不足的基础上，为实现地应力、瓦斯压力和煤体物理力学参数方便可调，基于煤与瓦斯突出综合作用假说与CSIRO模型，提出本模拟系统的设计思想和技术要求。采用模块化的设计思路研制成功煤与瓦斯突出模拟试验系统。该系统最大可施加30 MPa地应力和3 MPa气体压力，气体压力采集频率高达1 000 Hz，气体压力和高速摄像同步采集实现对突出瞬态过程信息的精确记录。该系统操作便捷，单次试验速度快，大大缩短了试验周期。模拟9组含瓦斯煤的石门揭煤突出试验，试验结果表明：煤与瓦斯突出受地应力、瓦斯压力和煤岩体强度共同影响，其中煤体强度对突出起阻碍作用，对应不同煤岩体破坏状态，存在瓦斯压力动态临界值。模拟试验动力现象强烈，突出后孔洞成明显的口小腔大形态。研制的试验系统为深入分析煤与瓦斯突出机制提供了科学试验仪器。