单向卸载条件下组合煤岩力学特性及声发射演化规律

作     者：肖晓春 刘海燕 丁鑫 徐军 樊玉峰 XIAO Xiaochun;LIU Haiyan;DING Xin;XU Jun;FAN Yufeng

作者机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学辽宁省矿山环境与灾害力学重点实验室辽宁阜新123000 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第11期

页      面：71-83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：国家自然科学基金资助项目(51974186,52274203) 辽宁工程技术大学创新团队联合资助项目(LNTU20TD-17) 

主　　题：应力路径 卸荷速率 组合煤岩 剪切裂纹占比 声发射演化规律 

摘      要：针对深部巷道开挖卸荷扰动引起的冲击地压灾害问题,开展不同卸载条件下巷道围岩的变形破裂机理研究。以组合煤岩为研究对象,采用岩石力学真三轴试验机和声发射监测系统进行了恒轴压卸侧压的单向卸载试验,探究了卸载初始侧向应力及卸载速率影响下组合煤岩的力学特性,通过声发射信号特征反演了组合煤岩内部不同类型裂纹扩展规律,结合振铃计数特征参数量化了组合煤岩加卸载过程的损伤程序。结果表明:单向卸载条件下组合煤岩表现出明显的张剪复合破坏特征,煤体宏观上以剪切破坏为主,岩石以张拉破坏为主,卸载初始侧向应力的增加导致组合煤岩破坏程度加剧,卸载速率的提高促进了岩石试样应力卸载方向张拉裂纹的扩展;声发射参数RA–AF的变化准确描述了组合煤岩内部不同类型裂纹的占比,组合煤岩加卸载过程中大多以剪切裂纹的形式扩展,应力卸载阶段剪切裂纹的占比随卸载初始侧向应力的增加而降低,卸载速率的提高促进张拉裂纹占比的增加,剪切裂纹占比降低;通过研究声发射振铃计数标定的损伤发现卸载初始侧向应力和卸载速率是影响组合煤岩卸载阶段损伤发育程度的主要因素,卸载初始侧向应力超过20 MPa后其对组合煤岩卸载阶段的损伤基本不产生影响。研究成果可为深部巷道开挖冲击地压的发生机制与灾害防治提供参考。