含水纵向裂隙煤岩破裂特征与演化规律研究

作     者：李小辉 邢楷 彭群 LI Xiaohui;XING Kai;PENG Qun

作者机构：晋能控股装备制造集团寺河煤矿山西晋城市048000 山西晋煤集团技术研究院有限责任公司山西晋城市048000 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 

出 版 物：《矿业研究与开发》 (Mining Research and Development)

年 卷 期：2024年第44卷第7期

页      面：191-196页

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

基　　金：国家自然科学基金项目(52174106) 

主　　题：浸水煤岩 纵向裂隙 单轴压缩 声发射 

摘      要：煤岩中的纵向裂隙与含水率对煤岩的力学性质和破裂特征具有显著影响。对含水纵向裂隙煤岩进行了单轴压缩试验并监测声发射事件。分析了含水状态下纵向裂隙对煤岩峰值应力、峰值应变、弹性模量以及破坏模式的影响,并探讨了含水率与煤岩力学特性之间的关系。研究揭示了完整煤岩与纵向裂隙煤岩在破坏模式上的显著差异:完整煤岩倾向于发生自持性破坏,而纵向裂隙煤岩的破坏表现为非自持性破坏,并且峰值强度较完整煤岩下降约20%。此外,纵向裂隙煤岩在加载过程中,当加载时间达到48.5%~62.6%时,声发射事件会在煤岩的破坏中心区域发生聚团现象。研究还发现,含水率与浸水时间之间的关系为ω_(a)=0.82lnt+0.31,峰值强度与含水率之间的关系为σ=19.77-3.11ω_(a)。这些试验结果不仅对煤岩破坏模式、破坏范围和破坏强度的定性描述提供了依据,还对探究煤岩的变形破坏机制和地下工程的稳定性分析具有重要的参考价值。