含瓦斯原煤三轴压缩变形时的能量演化分析

作     者：滕腾 高峰 张志镇 高亚楠 TENG Teng;GAO Feng;ZHANG Zhizhen;GAO Yanan

作者机构：中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室力学与建筑工程学院江苏徐州221116 

出 版 物：《中国矿业大学学报》 (Journal of China University of Mining & Technology)

年 卷 期：2016年第45卷第4期

页      面：663-669页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB201205) 国家自然科学基金项目(51404250) 江苏省自然科学基金项目(BK20140189) 江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(KYLX15_1409) 

主　　题：原煤 瓦斯压力 能量演化 三轴压缩 声发射 

摘      要：为了探究含瓦斯煤变形破坏过程中的能量演化规律,理论推导了恒定围压下含瓦斯煤样压缩变形时的能量计算公式.针对平顶山矿区八矿己15-14120工作面瓦斯突出煤体进行了4组不同瓦斯压力下的压缩破坏试验,得到了能量输入密度、弹性能密度和耗散能密度的演化规律.结果表明:1)含瓦斯煤三轴压缩变形破坏过程中,轴压方向能量吸收,围压方向能量释放,瓦斯压力做功与体应变有关.2)煤样达到峰值之前,能量输入密度、弹性能储存密度、能量耗散密度都随着轴向应力的增大而增大,吸收能密度最快,弹性能密度次之,耗散能密度增加缓慢;峰值过后,能量输入密度继续上升,弹性能密度下降,耗散能密度激增.3)基于声发射的能量释放规律与应力-应变曲线有很好的对应,瓦斯压力越大,相对于轴向应变的能量耗散来期越早,同时耗散速率也越快.4)随着瓦斯压力的提高,煤体变形声发射信号初始点、体积膨胀点、峰值应力点处的吸收能密度、弹性能密度降低,耗散能密度增大.