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不同粗糙度煤岩界面超低摩擦效应与声发射特征试验研究

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力学学报 2024年第4期56卷 1047-1056页

作者：李利萍胡学锦潘一山孙媛涛辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁大学灾害岩体力学研究所沈阳110036

为了揭示动载扰动作用下煤岩界面粗糙度对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿1082 m采深煤岩体为研究对象,通过改变煤块与砂岩块体表面粗糙度来模拟煤岩界面不同粗糙特性,以粗糙度系数... 详细信息

为了揭示动载扰动作用下煤岩界面粗糙度对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿1082 m采深煤岩体为研究对象,通过改变煤块与砂岩块体表面粗糙度来模拟煤岩界面不同粗糙特性,以粗糙度系数表征煤岩界面粗糙程度,工作块体水平位移表征冲击过程中超低摩擦效应强度,声发射能量为工作块体摩擦滑动过程中的信号参数,进行应力波扰动下不同粗糙度煤岩界面超低摩擦试验.研究结果表明:(1)超低摩擦滑动过程中,工作块体水平位移、声发射能量计数以及累计能量曲线呈现出孕育阶段、激发阶段、稳定阶段变化特征;(2)煤岩界面粗糙度越小,工作块体水平位移和声发射能量峰值越大,煤岩界面越易发生超低摩擦效应;(3)不同煤岩界面粗糙度下,相比于其他扰动频率, 2 Hz时更易发生超低摩擦效应;(4)给出了声发射能量峰值与煤岩界面粗糙度系数对应关系.声发射能量峰值可以有效表征超低摩擦效应强度,可以用声发射能量峰值预测超低摩擦效应强度.

关键词：煤岩界面粗糙度煤岩块体超低摩擦效应声发射信号

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煤的冲击倾向性对深部煤岩界面超低摩擦效应影响研究

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岩土力学 2024年第6期45卷 1633-1642页

作者：李利萍胡学锦潘一山李明会辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁大学灾害岩体力学研究所辽宁沈阳110036

为了揭示动载扰动下煤的冲击倾向性对超低摩擦型冲击地压的影响机制,以不同冲击倾向性煤块为研究对象,首先通过单轴压缩试验测定了煤样冲击倾向性,然后采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以煤块滑动位移、动能表征冲击过程中超低... 详细信息

为了揭示动载扰动下煤的冲击倾向性对超低摩擦型冲击地压的影响机制,以不同冲击倾向性煤块为研究对象,首先通过单轴压缩试验测定了煤样冲击倾向性,然后采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以煤块滑动位移、动能表征冲击过程中超低摩擦效应强度,开展了应力波扰动下不同冲击倾向性煤块超低摩擦试验。研究结果表明:(1)超低摩擦效应强度受扰动频率影响存在频率显著影响区,强、弱、无冲击倾向性煤块频率显著影响区分别为2.5~3.5 Hz、2.0~3.0 Hz、1.5~2.5 Hz,频率显著影响区内煤岩界面更易发生超低摩擦效应。随着煤块冲击倾向性增强,频率显著影响区域整体右移。(2)超低摩擦效应强度与扰动幅值正相关,在高强度扰动下强冲击倾向性煤更易发生超低摩擦效应。(3)建立了有效弹性能释放速率指数与动能之间的拟合函数关系式,实现了用煤的冲击倾向性指标综合评价超低摩擦效应强度。

关键词：应力波扰动煤岩块体冲击倾向性煤岩界面超低摩擦效应

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含软弱夹层煤岩界面超低摩擦效应试验研究

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岩石力学与工程学报 2023年第7期42卷 1638-1649页

作者：李利萍余泓浩张海涛潘一山辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁大学物理学院辽宁沈阳110036

为揭示动载扰动作用下煤岩界面软弱夹层特性对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自制煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿煤层和砂岩顶底板为研究对象,将煤粒、砂岩粒和煤砂粒铺置于煤岩界面,通过改变软弱夹层介质、厚度、粒径模拟... 详细信息

为揭示动载扰动作用下煤岩界面软弱夹层特性对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自制煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿煤层和砂岩顶底板为研究对象,将煤粒、砂岩粒和煤砂粒铺置于煤岩界面,通过改变软弱夹层介质、厚度、粒径模拟不同软弱夹层特性,以煤块为工作块体,利用其水平位移表征超低摩擦效应强度,进行煤岩界面不同软弱夹层特性对煤岩块体超低摩擦效应影响试验。研究结果表明:(1)垂直扰动幅值与超低摩擦效应强度呈线性增加关系。垂直扰动频率与超低摩擦效应强度间关系存在显著影响区。煤岩界面无软弱夹层时,垂直扰动频率为1~4 Hz时存在显著影响区;煤岩界面含软弱夹层时,垂直扰动频率为1~6 Hz时存在显著影响区。显著影响区范围内煤岩界面更易发生超低摩擦效应。(2)垂直冲击扰动频率和幅值一定时,含软弱夹层煤岩界面发生超低摩擦效应强度分别为干摩擦和胶结煤岩界面的2.25和8.84倍。煤岩界面含煤粒、砂粒和煤砂粒软弱夹层时,随扰动幅值增加超低摩擦效应强度平均增幅分别为33.5%,57.1%,42.4%。(3)煤岩界面含软弱夹层、夹层厚度(5 mm)越大、夹层粒径(20~35目)越小时,煤岩界面更易发生超低摩擦效应。(4)结合红阳三矿超低摩擦型冲击地压事故实例分析,表明含软弱夹层煤岩界面更易发生煤体失稳,从而诱发超低摩擦型冲击地压。

关键词：岩石力学煤岩界面软弱夹层超低摩擦效应煤岩块体