Resumen

Debido a la insuficiente comprensión del mecanismo de estallido, los desastres de estallido de carbón y gas en China son más graves. La energía de expansión del gas es la principal fuente de energía que provoca el estallido. Para explorar la ley de distribución de la energía de expansión del gas en los filones de carbón que estallan, se estableció una ecuación de acoplamiento gas-sólido de los filones de carbón que estallan. La ley de distribución del campo de tensión del carbón, el campo de deformación, el campo de flujo de gas y la energía de expansión del gas se simularon y analizaron mediante COMSOL Multiphysics. Los resultados mostraron que, desde el frente de excavación hasta la parte profunda del filón de carbón, la tensión presentaba una zona de descarga, una zona de concentración de tensión y una zona de tensión original. La deformación volumétrica y la permeabilidad alcanzaban el mínimo, mientras que la presión del gas alcanzaba el máximo en el valor máximo de la tensión vertical. Con el paso del tiempo, la presión del gas en la fractura cerca del frente de trabajo disminuyó gradualmente y fue menor que la presión en la matriz de carbón. La energía total de expansión del gas se compone de la energía de expansión del gas libre y del gas de desorción. Afectada por la excavación, la energía de expansión del gas libre mantuvo un valor constante en la veta de carbón original y disminuyó gradualmente en la zona cercana al frente de trabajo. La energía de expansión proporcionada por el gas de desorción era nula en la veta de carbón original. Y primero aumentó y luego disminuyó rápidamente cerca del frente de trabajo. En comparación con la tensión y el grosor de la veta de carbón, la presión del gas y el coeficiente de difusión inicial tenían una influencia significativa en la energía de expansión del gas de la veta de carbón. Cuando el coeficiente de difusión era superior a 1e-9 m2/s, la energía de expansión del gas de la veta de carbón cerca del frente de trabajo era significativamente mayor que la de la veta de carbón original, lo que entrañaba el riesgo de inducir un estallido.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:energía de expansión del gas, veta de carbón original, veta de carbón de ruptura, presión del gas, cara de trabajo, ley de distribución, ley del gas, zona de tensión original, campo de tensión del carbón
• Keywords:gas expansion energy, original coal seam, coal seam, outburst coal seam, gas pressure, working face, distribution law, law of gas, original stress zone, coal stress field