动载扰动巷道再现冲击地压模拟试验研究_中国煤炭行业知识服务平台

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动载扰动巷道再现冲击地压模拟试验研究

作者：杨磊，高富强，卢志国， 娄金福， 王晓卿

单位：中煤科工开采研究院有限公司；煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室；中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院

摘要

为解决巷道冲击地压模拟试验难以再现的问题, 研发了一套简便的动载扰动巷道冲击地压模拟试验系统和相应的低强度类煤岩模拟材料, 并开展了验证性试验。试验结果表明:系统成功在实验室再现冲击地压, 且操作简单便捷, 动静载施加灵活, 模型材料满足需求; 借助多源信息监测系统, 实现了动载扰动下巷道冲击地压的全过程模拟与监测。研发的低强度类煤岩材料, 以模型石膏粉、GRG石膏粉、水解树脂与水为主要原料, 强度控制在6~9 MPa,制样与试验周期缩短至21 d。静态加载过程中的围岩应变与声发射信号互相吻合, 能够反映模型试样经历的压密、弹性变形与微破裂发展等阶段; 动载扰动对巷道围岩的变形破坏影响存在方向性, 顶板的变形响应最为显著, 在巷道周向产生较大的应变振荡与塑性弯曲变形, 但冲击显现主要发生在巷道两帮, 两次动载扰动在巷道同一区域均成功诱发了巷道的冲击地压现象, 且第2次动载扰动引发的冲击显现程度趋于强烈, 揭示了动载扰动对冲击发生的影响作用。研究结果表明该试验系统与模型材料稳定可靠, 能够较好地模拟动载扰动下巷道的冲击失稳过程, 可为研究巷道动静载组合致冲机理、动载扰动巷道的支护防控机制等提供参考。

部分图片

图1 动载扰动巷道冲击地压模拟试验系统

图2 加载方案示意

图3 监测方案示意

图4 静载阶段巷道变形过程

图5 动载扰动时巷道变形过程

图6 加载曲线与声发射振铃计数特征

图7 第1次冲击显现过程

图8 第2次冲击显现过程

图9 巷道破坏情况

第一作者简介

杨磊(1988—), 男, 江苏淮安人，副研究员，主要从事矿山岩体力学与冲击地压等方面的研究工作。主持或参与完成国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、中国煤炭科工集团基金项目等10余项，企业联合技术攻关项目20余项，在《采矿与岩层控制工程学报》、《煤炭学报》、《岩石力学与工程学报》、《

Rock Mechanics and Rock Engineering》等国内外学术期刊发表高水平论文30余篇，授权国内发明专利12项，获批软件著作权3项。先后荣获省部级科学技术一等奖2项、二等奖5项、三等奖2项。

通讯作者简介

卢志国(1992—), 男, 山西阳泉人，助理研究员，主要从事矿井动力灾害及相关岩石力学等方面的研究工作。获省部级科技进步一等奖2项，二等奖2项。第一或通讯作者发表SCI/EI高水平论文20余篇，1篇入选国家科技部“领跑者F5000中国精品科技期刊顶尖学术论文”，以第一发明人申请国家专利20余件，授权14件。

　　责任编辑：宫在芹

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