用于动静载下含瓦斯煤损伤机制研究的三轴固气耦合试验仪

作者

刘众众王汉鹏袁亮张冰
单位

中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学力学与土木工程学院山东大学齐鲁交通学院山东大学岩土与结构工程研究中心安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
摘要

煤与瓦斯突出是动静荷载叠加作用下含瓦斯煤的损伤破裂动力效应，研究含瓦斯煤的损伤破坏机制对于深化突出机理、破解突出防治难题意义重大。然而，现有仪器只能对含瓦斯煤进行静力加载，与突出煤层的应力场有很大区别。基于此，自主研发了可用于循环动静组合荷载下含瓦斯煤损伤破坏机制研究的三轴固气耦合试验仪。该仪器由动静加载单元、三轴围压单元、流体注入单元和信息采集单元4个关键单元构成，实现了固气耦合环境下煤样动静组合循环加载和损伤破坏过程中声发射参数的精确测试。利用该仪器开展了不同频率循环动载下煤样损伤劣化试验，试验结果表明：循环动载会对含瓦斯煤的宏观力学参数造成损伤劣化，随着循环动载频率的增大，煤样强度和弹性模量的损伤越大，最大损伤劣化率可达30%～40%；煤样三轴压缩过程中声发射与应力-应变曲线呈明显的耦合效应，对应应力-应变曲线，声发射活动可分为平静期、缓增期、动载稳增期和突增期4个阶段；在不同频率的循环动载下，声发射事件峰值的演化规律与累计事件峰值的演化规律不同，随着动载频率的增加，事件峰值减小，累计事件峰值却增大。该仪器采集的声发射参数可以很准确地表征煤样在动载作用下的损伤演化，并和弹性模量损伤量对比，进一步证明了该仪器用于研究含瓦斯煤损伤破坏机制的可靠性。
关键词

含瓦斯煤固气耦合动静叠加声发射损伤演化
基金项目(Foundation)

国家重大科研仪器研制项目（52227901）；国家自然科学基金面上项目（52174081）；
引用格式

刘众众,王汉鹏,袁亮,张冰.用于动静载下含瓦斯煤损伤机制研究的三轴固气耦合试验仪[J].采矿与安全工程学报,2022,39(06):1272-1280.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0214.
相关文章

[1]不同强度含瓦斯型煤瞬间揭露致突特征及其影响机制
[2]煤粒初始释放瓦斯膨胀能的影响规律与温度效应分析