超应力卸载作用下煤样冲击破坏试验研究

摘要：

煤矿采深进入千米以后,采掘工作面围岩应力普遍超过煤体单轴抗压强度,呈现围岩应力超过煤体强度的超应力现象.基于调研分析,得到煤层单轴抗压强度的分布特征以及开采深度、原岩应力与煤层单轴抗压强度之间的关系,提出了超应力集中系数的概念.采用声发射和被动CT成像技术相结合的研究方法,开展了煤样真三轴超应力卸载作用下冲击破坏试验研究,从而探究声发射波速演化与煤样宏、微观破裂的关系,揭示深地围岩对煤层的超应力加载作用及方式.试验结果表明:①不同的应力卸载路径下煤样冲击破坏具有显著的时间延迟效应,应力路径变化越大,其时间延迟越短;②三轴卸载状态下煤样的破坏形式复杂多变,多为剪切、拉伸等耦合破坏形式;总体破坏模式表现为首先沿着与轴压方向分布的主裂隙进行扩张破坏,其次在试样表面分布着许多沿轴压方向的小张拉裂隙;③在加载初期,煤样内部波速变化范围较小,出现少量高、低波速区;随着载荷初步增加,煤样内高波速区转移与扩展,同时波速异常区明显扩大;当载荷进一步增加,煤样内出现大面积低波速带,波速极小值不断降低,高波速区、波速异常区迅速变化转移;④试样宏观破裂面和波速异常丰富区、微观裂隙演化和低波速贯通区形成了较好的对应.

关键词：冲击矿压、深地开采、超应力效应、真三轴卸荷试验、波速反演

所属期刊栏目：43

分类号：TD324(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金青年科学基金资助项目51504183;西安科技大学博士科研启动金资助项目2017QDJ058;浙江省山体地质灾害防治协同创新中心开放研究基金资助项目PCMGH-2017-Y02

在线出版日期：2018-07-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1258-1271