裂隙分布对煤岩体冲击倾向性影响机制试验研究

作者

朱志洁姚振华王来贵韩军吴云龙
单位

辽宁工程技术大学矿业学院煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室
摘要

对含预制裂隙试件开展单轴压缩试验，采用声发射和数字散斑监测技术探究了不同裂隙分布试件的力学响应特征，分析了不同裂隙对试件变形破坏、冲击倾向性及能量积聚与释放的影响规律。试验结果表明：同种类型预制裂隙试件的破坏形式，随倾角的增加，破坏类型呈拉破坏—拉剪破坏—拉破坏—劈裂拉破坏的变化趋势，破坏剧烈程度呈现强—弱—强的变化趋势。从不同裂隙类型来看，平行双裂隙的试件产生的次生裂隙与预制裂隙形成块体结构，削弱了试件整体的完整性。单轴抗压强度、冲击能量指数等4个指标反映冲击倾向性变化规律为：随倾角增加，呈现先减小、后升高的变化趋势，其中β=30°时冲击倾向性最小。倾角相同情况下，不同类型的裂隙试件其冲击倾向性大小关系为：共面双裂隙试件>单裂隙试件>平行双裂隙试件。应力峰前阶段累计声发射能量和总累计能量之比WE、峰前累计声发射事件与累计总事件之比WN和声发射事件特征参数b值3个指标的变化规律与冲击倾向性的变化规律相一致。声发射信号能量-频次特征揭示了冲击倾向性变化规律的内在原因。研究成果对揭示裂隙煤岩体冲击地压发生机制具有重要理论意义。
关键词

裂隙冲击倾向性能量耗散冲击地压裂隙煤岩体
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(51704148)；辽宁省自然科学基金计划项目(2023-MS-318)；煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室开放基金项目(2021-CMCU-KF016)；
文章目录

1 试验概况
1.1 试件制作及方案设计
1.2 试验设备及加载流程
1) 试验设备与监测系统
2) 加载方案
2 试验结果分析
2.1 单轴压缩条件下含裂隙试件破坏与强度特征
2.2 裂隙分布对冲击倾向性影响规律
2.3 含裂隙试件声发射响应特征与能量演化规律
1) 含裂隙煤岩试件峰值前后累计能量∑G和累计振铃数∑N变化规律
2) 含裂隙煤岩试件声发射信号能量-频次特征
3 结论
引用格式

朱志洁,姚振华,王来贵,韩军,吴云龙.裂隙分布对煤岩体冲击倾向性影响机制试验研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(03):554-562.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0360.
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