真三轴单面临空下煤岩组合体冲击破坏特征试验研究

摘要：

煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同.采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学特征和强度条件,探究了不同应力边界下煤岩组合体的破坏形态、动力显现特征和声发射信号的演变规律.研究结果表明:(1)受煤岩变形相互制约的影响,交界面处砂岩强度被"弱化".当界面处煤体裂隙尖端的应力大于"弱化"后砂岩强度时,裂隙将穿过煤岩界面发育至砂岩中,砂岩呈现出屈曲层裂、劈裂成板的破坏形态.(2)高静载作用下,煤岩组合体变形破坏特征和声发射信号具有明显的前兆规律,组合体发生承载失效前煤体局部颗粒弹射动能增大、弹射颗粒块度降低,声发射信号由"高频低能"向"高频高能"转变,组合体的破坏形态以剪切-张拉复合破坏为主.(3)受冲击动载影响,项底板砂岩夹持作用减弱,煤体裂纹尖端应力得不到有效积聚,裂纹扩展到煤岩交界面时被阻隔,组合体以煤样的张拉破坏为主,声发射信号呈现出"高频高能"的特点,但大多集中在冲击破坏之后,导致组合体动力破坏难以预测.(4)与纯静载作用相比,虽然动静载耦合作用下静载水平较低,但煤岩组合体的抛射质量和抛射碎块的分形维数较大、平均破碎块度较小,说明动载对煤岩组合体的破坏起到了正向激励的作用,静载为煤岩体动力破坏提供了应力和能量条件.

关键词：采矿工程;冲击地压;动静耦合加载;煤岩组合体;动力显现特征;前兆信息规律

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;安徽省115产业创新团队资助项目;合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室,煤炭清洁利用与安全精准智能化平台研发项目

在线出版日期：2022-03-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：15-27