真三轴条件下煤样冲击倾向性变化特征研究

作     者：范伟军 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈荣喜

授予年度：2022年

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

主      题：真三轴 冲击倾向性 力学特性 破裂模式 

摘      要：近年来,随着煤炭资源开采深度逐渐增加,煤岩层所受地应力及积聚的能量随之增大,采掘过程中发生冲击地压事故的风险也不断增大。煤样冲击倾向性以及采掘过程中煤体受载状态的改变是诱发冲击地压灾害事故的关键因素,因此分析研究真三轴应力条件下煤样冲击倾向性的变化规律具有重要的工程现实意义。本文通过开展单轴煤岩冲击倾向性实验和真三轴煤岩冲击倾向性实验,对比分析了单轴和真三轴条件下煤样冲击倾向性的差异,研究了不同受载状态下煤样冲击倾向性的变化规律。论文的主要研究结论如下:（1）对50mm×50mm×100mm标准煤样和100mm×100mm×100mm立方体煤样分别进行了单轴冲击倾向性实验,实验结果表明标准煤样与立方体煤样的各项冲击倾向性指标都有差异,但冲击倾向性结论一致,均表现为弱冲击倾向性。说明采用立方体煤样进行冲击倾向性测定的可行性。（2）对100mm×100mm×100mm立方体煤样进行了真三轴不等应力条件下的冲击倾向性实验,开展真三轴条件下煤样的冲击倾向性实验,设置五种不同围压组,依据真三轴冲击倾向性实验方案进行实验,结果表明:水平围压分别为（4MPa,4MPa）、（4MPa,8MPa）、（4MPa,12MPa）、（8MPa,12MPa）、（8MPa,16MPa）时,随着围压的上升,煤样抵抗变形的能力持续增强,煤样的抗压强度、残余强度、动态破坏时间、弹性能量指数逐渐上升,冲击能量指数逐渐下降。（3）对比分析了单轴和真三轴条件下煤样冲击倾向性的差异,研究了围压对煤样冲击倾向性的影响规律,结果表明围压降低了煤样的冲击倾向性。研究了围压的变化对煤样破裂模式的影响规律,发现随着围压的增大,煤样的主破裂面及次生破裂面数量逐渐减少,煤样主要破碎块数量也逐渐减少。该论文共有图28幅,表11个,参考文献95篇