不同加载速率下煤岩动力破坏特征实验研究
涂敏, 赵庆冲, 张向阳, 付宝杰, 党嘉鑫, 赵高明
2023, 40(5):
1031-1042.
doi:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0151
摘要
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计量指标
临空侧巷道作为煤岩动力灾害的主显现体,探明回采过程中临空侧巷道煤岩动力显现及破坏特征,是采场安全高效生产的前提。基于此,采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了不同加载速率下煤岩真三轴单面临空实验,揭示了加载速率对煤岩动力破坏的影响机制。研究结果表明:1) 不同加载速率下煤岩系统损伤破坏从临空面逐渐向深部转移:加载速率较小时,煤岩系统做出充分适应性调整,破坏特征及声发射信号具有明显的前兆规律,系统承载失稳发生前,临空侧煤岩张拉扩容、深部煤粉(颗粒)外流,声发射信号持续处于“高频高能”状态,加载速率的增大,裂隙发育受到抑制,原生裂隙尖端应力的骤增,临空侧煤岩层裂抛射,局部颗粒弹射动能大,声发射信号呈现“高频低能”状态,无前兆信息;2) 临空面煤岩均以张拉破坏为主,加载速率的增大,深部煤岩破坏形式呈现由屈曲层裂张拉破坏-剪切、张拉复合破坏-剪切破坏的转变;3) 加载速率较小时,煤岩系统裂隙较为发育,强度弱化,能量充分释放,加载速率增大,煤岩系统失稳峰值强度、破碎程度、抛射质量和动能都有较大增加,动力显现更为迅猛,加载速率的增加对煤岩动力破坏起到了正向激励作用。