含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0347

采矿与安全工程学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (2): 362-371.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0347

含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制

张村,王磊,王潇杰,刘金保,崔舒畅,陈见行

1. 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京100083; 2. 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083; 3. 中国矿业大学(北京)厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心,北京100083

出版日期:2024-03-15 发布日期:2024-03-18
通讯作者: 张村，E-mail： cumtzc@cumtb.edu.cn Tel： 15810194127
作者简介:张村(1990— ),男,江苏省南通市人，副教授，博士生导师，从事矿山压力与岩层控制、矿井水资源化利用等方面的研究。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2023YFC3012101);国家自然科学基金项目（52104155）；中国博士后面上基金项目（2023M733778）

Brazilian splitting characteristics and weakening mechanism of coal under the influence of water content

Online:2024-03-15 Published:2024-03-18

摘要/Abstract

摘要： 利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平 3＃煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈裂强度弱化程度、劈裂破坏特征和声发射演化规律;借助CT扫描浸水前后煤样孔隙特征,探究其内在影响机制。研究结果表明:干燥煤样圆盘表面的主要裂纹沿劈裂面存在,而饱和煤样的裂纹偏离劈裂面,形成许多不规则的剪切裂纹。随着含水率的增加,圆盘表面劈裂裂隙平整度降低,从干燥到饱和,裂隙分形维数由1.066升高至1.298;煤样抗拉强度随含水率增加呈线性减小,但峰值应变则呈先增大后减小的抛物线变化;煤样声发射累计计数随含水率增加而逐渐减小,破坏阶段低含水率煤样产生张拉为主的拉剪复合裂隙且尺度较大,高含水率煤样产生小尺度张拉裂隙。煤样浸水后原生裂隙扩张,孔隙率提高2.55％,煤样孔隙率升高使煤样损伤发育加速,进而导致在劈裂过程中更易形成贯通裂隙;水的存在弱化了原生裂隙胶结强度,使劈裂裂隙沿强度较小的节理裂隙面扩张,初始劈裂面粗糙度增加。新增裂隙的减小也同样使声发射强度降低。

关键词: 废弃矿井, 含水率, 巴西劈裂, 抗拉强度, 声发射, 弱化机制

中图分类号:

TU 45

张村, 王磊, 王潇杰, 刘金保, 崔舒畅, 陈见行. 含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(2): 362-371.

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含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制

Brazilian splitting characteristics and weakening mechanism of coal under the influence of water content

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