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煤与瓦斯突出是一种复杂程度非常高的矿井动态破坏现象,具有非常强大的破坏性和突发性,极大程度地制约着我国煤炭工业的健康发展。本文研究了目前有限元软件难以计算的煤与瓦斯突出问题。采用Python语言对ABAQUS前处理模块进行了二次开发,通过Python脚本程序将煤体网格重新划分,并且插入零厚度粘结单元。利用有效应力原理,与ABAQUS的摩擦接触结合,在仿真中实现了煤体破坏中瓦斯压力的施加。利用粘结单元模拟了煤体裂缝的产生与扩展,以及煤体的破坏突出过程。仿真结果表明:1.地应力增加了煤体的强度,但同时会造成应力集中现象,使煤体在洞口附近发生破坏。地应力的施加增加了煤体的有效应力,根据摩尔库伦准则,煤体的抗剪强度得到增强,更不会发生拉伸破坏。但在洞口处,由于应力分布不均而发生应力集中现象,大量煤体在洞口处发生碎裂并发生突出。外部煤体的碎裂突出导致内部煤体有效应力降低,抗拉强度与抗剪强度也同时降低。伴随着应力集中现象,内部煤体也开始发生破坏。2.瓦斯压力降低煤体的强度,造成煤体内部产生大面积裂纹。由于瓦斯压力降低了煤体的有效应力,使得煤体抗拉强度与抗剪强度都大幅下降。洞口处由于地应力引起的应力集中现象,伴随着煤体强度的降低,碎裂程度比无瓦斯压力时更加明显。在煤体内部,由于地应力带来的有效应力的增加被瓦斯压力所抵消,煤体的结构强度较无瓦斯压力时更加脆弱。3.当瓦斯压力与地应力产生变化时,除了煤体碎裂程度会发生变化,煤体突出数量、速度都相应地提高。产生原因有:煤体突出时受到更大的压力;煤体碎裂程度更高,煤体颗粒更小,从而更容易产生高加速度;煤体拉伸剪切破坏时消耗的能量更小。4.煤与瓦斯突出是地应力与瓦斯压力综合作用的结果。地应力作用使煤体的整体抗剪强度增强,但在洞口处发生应力集中从而使煤体发生破坏碎裂,为重要外因。瓦斯压力降低了煤体的抗剪强度和抗拉强度,造成煤体整体产生较大裂纹,为主要内因。论文将煤体的本构关系完美融入ABAQUS中的煤与瓦斯突出模型。需要在ABAQUS中建立满足最大拉应力理论、摩尔库伦准则及有效应力原理的煤体材料,并且对地应力以及瓦斯压力可以进行直观准确的施加。实际仿真计算结果符合实验规律,证明有限元二次开发技术可以很好地计算煤与瓦斯突出过程,也为Python的二次开发在其他领域的应用提供了参考和借鉴。