低围压条件下无烟煤三轴蠕变特性试验研究

作     者：闫建兵 张小强 宋选民 王开 姜玉龙 岳少飞 YAN Jian-bing;ZHANG Xiao-qiang;SONG Xuan-min;WANG Kai;JIANG Yu-long;YUE Shao-fei

作者机构：Key Laboratory of In-situ Property Improving Mining of Ministry of Education(Taiyuan University of Technology)Taiyuan 030024China College of Mining EngineeringTaiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China 

出 版 物：《Journal of Central South University》 (中南大学学报（英文版）)

年 卷 期：2023年第30卷第5期

页      面：1618-1630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] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：Projects(51704204,51974194,52104097)supported by the National Natural Science Foundation of China Projects(20210302123147,20210302124352)supported by the Basic Research Program of Shanxi Province,China。 

主　　题：无烟煤 低围压 蠕变试验 蠕变模型 长期强度 

摘      要：旧采遗留煤柱的蠕变特性直接影响井下工程的长期稳定性,小煤柱边界及内部弹性核区的应力环境一般为低围压三向应力状态。为了研究山西沁水煤田3#无烟煤柱的蠕变特性及长期稳定性,进行了4种低围压(0.5、1.0、1.5和2.0 MPa)状态的常规三轴压缩和三轴蠕变试验,探索了不同围压条件下无烟煤的蠕变规律,并基于试验数据建立了能较好地描述各蠕变阶段的非线性黏弹塑性蠕变模型。试验研究结果表明:1)轴向应力大于屈服应力时,无烟煤的蠕变经历三个阶段:即初始蠕变、稳定蠕变和加速蠕变阶段;2)无烟煤试样的瞬时弹性应变与轴向应力水平大致呈线性增长关系,且围压越小,其瞬时弹性应变随轴向应力水平的增长速率越快;3)与瞬时强度相比,无烟煤的长期强度降低20%;蠕变特性降低了无烟煤的强度参数,与短期抗剪强度相比,其内摩擦角和内聚力分别降低了8%和14%。