脆性孔洞煤样承载过程破坏模式及能量阶段蓄积释放规律分析

作     者：来兴平 方贤威 单鹏飞 崔峰 陈建强 张帅 刘旭东 LAI Xingping;FANG Xianwei;SHAN Pengfei;CUI Feng;CHEN Jianqiang;ZHANG Shuai;LIU Xudong

作者机构：西安科技大学能源学院陕西西安710054 西部煤炭绿色安全开发国家重点实验室陕西西安710054 神华新疆能源公司新疆乌鲁木齐831499 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2021年第38卷第5期

页      面：1005-1014页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划企业联合基金项目(2019JLZ-04) 国家自然科学基金项目(51874231) 国家自然科学基金青年基金项目(51904227) 

主　　题：能量蓄积释放 孔洞 破坏模式 声发射 动力灾害防控 

摘      要：能量蓄积和释放是煤岩变形破坏的本质属性,含孔煤岩破坏模式及能量蓄积释放规律的认识对裂纹发育演化、巷道硐室围岩稳定性以及动力学灾害防控至关重要。为了得到脆性孔洞煤样承载过程破坏模式及能量阶段蓄积释放规律,通过开展单轴压缩试验,运用高速摄像机和声发射监测系统分别对承载煤样的破坏过程及内部损伤演化信息进行监测,并对煤样力学特性、破坏模式以及能量蓄积释放规律等进行分析。研究结果表明:含孔煤样脆性发生降低,单轴抗压强度和弹性模量等力学参数均发生了劣化,平均峰值应变却有所增加。完整和含孔煤样均为典型的拉伸破坏模式,含孔煤样裂纹发育和破坏形式更加复杂。完整和含孔煤样在初始压密阶段、弹性阶段、稳定破坏阶段、非稳定破坏阶段及峰后破坏阶段的能量演化规律大致相同,但完整煤样峰值破坏瞬间各项能量均高于含孔煤样,完整煤样弹性阶段蓄能时间持续较长,非稳定破坏阶段释能时间持续较短,含孔煤样刚好相反。孔作为初始缺陷不仅对煤样强度具有劣化作用而且改变了煤样蓄能和释能的持续时间,降低了弹性能的积聚和释放速率,降低了峰值破坏时的剧烈程度。孔的存在也改变了煤样峰后力学特性,降低了其脆性,提高了煤样平均残余强度,延长了峰后破坏时间,降低了平均峰后割线模量。这为钻孔卸压防治动力灾害提供了科学依据。