含水承载煤岩损伤演化过程能量释放规律及关键孕灾声发射信号拾取

作     者：来兴平 张帅 崔峰 王泽阳 许慧聪 方贤威 LAI Xingping;ZHANG Shuai;CUI Feng;WANG Zeyang;XU Huicong;FANG Xianwei

作者机构：西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学西部煤炭绿色安全开发国家重点实验室陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2020年第39卷第3期

页      面：433-444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：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB251602) 国家自然科学基金资助项目(51874231) 陕西省自然科学基础研究计划企业联合基金(2019JLZ-04) 

主　　题：采矿工程 含水状态 力学性质 损伤演化 声发射特性 孕灾信号 

摘      要：不同含水状态对煤岩样损伤演化过程有重要的影响,为了研究不同含水状态煤岩样单轴压缩全过程煤岩样损伤演化过程能量释放规律,并基于能量贡献率与振铃计数贡献率共同准则拾取关键孕灾声发射信号,以指导声发射技术在岩体工程监测和灾害预警中的应用。利用岩石力学试验系统和全信息声发射信息分析仪,开展不同含水状态煤岩样的单轴压缩试验,主要对不同含水状态下煤岩样的力学特性、能量释放规律、破坏模式以及关键部位孕灾声发射信号进行拾取。试验结果表明,不同含水状态煤岩样力学性质各不相同,含水率的增大能有效弱化煤岩样强度。不同含水状态煤岩样能量释放规律各不相同,水在软化煤岩基质的同时,也对弹性应变能进行大量吸收,进一步导致含水煤岩受载屈服阶段弹性应变能占比增大,耗散应变能迅速降低,对应蓄能期(声发射平静期),待其孔隙水压力增大到对裂隙进行了扩展与贯通,即试样马上进入破坏阶段。不同含水状态下煤岩样单轴压缩破坏模式均为剪切形式,且含水率增大,剪切裂纹趋于复杂。同时验证了基于能量贡献率和振铃计数贡献率计算准则的声发射信号拾取方法可行,并与其他常规声发射参数形成对应关系,可为具体分析前兆特征分析和灾变预警提供参考。