不同加載速率下含瓦斯煤體力學(xué)特征研究.pdf

1、本文通過(guò)對(duì)淮南潘三礦一水平1662(1)工作面煤層中的煤體進(jìn)行研究分析,采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、細(xì)觀力學(xué)分析以及數(shù)值模擬等相結(jié)合的方式分析不同加載速率對(duì)含瓦斯煤體損傷破壞和細(xì)觀力學(xué)的影響。
　　對(duì)瓦斯壓力為2MPa的煤體試件進(jìn)行不同加載速率下的單軸壓縮試驗(yàn),分析加載速率對(duì)含瓦斯煤體各個(gè)階段力學(xué)特征的影響,將含瓦斯煤體的破壞過(guò)程分成四個(gè)階段;發(fā)現(xiàn)加載速率對(duì)含瓦斯煤體的峰值強(qiáng)度、彈性模量和破壞形態(tài)有著顯著地影響,隨著加載速率的增加,含瓦斯煤樣

2、試件的峰值強(qiáng)度和彈性模量呈現(xiàn)非線性下降趨勢(shì),且逐漸趨于緩和,試件破壞形式逐漸由完全破壞向局部破壞過(guò)渡,當(dāng)加載速率為0.2×10-3mm/s、0.5×10-3mm/s和1×10-3mm/s時(shí),試件表現(xiàn)出完全破壞狀態(tài),裂隙貫通整個(gè)煤體,具體表現(xiàn)形式為完全破壞、雙向剪切破壞和單向剪切破壞;當(dāng)加載速率為2×10-3mm/s和4×10-3時(shí),試件表現(xiàn)出局部破壞,部分煤體保持完整狀態(tài),具體表現(xiàn)形式為軸向劈裂破壞和端部破壞。
　　為了更好地掌握

3、含瓦斯煤體內(nèi)部的損傷破壞情況,對(duì)煤體試件進(jìn)行了不同加載速率下?lián)p傷破壞全過(guò)程的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)試驗(yàn),經(jīng)過(guò)分析可以看出聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)和能量在峰值強(qiáng)度均前達(dá)到最大值,說(shuō)明此時(shí)煤體損傷破壞最為嚴(yán)重;隨著加載速率的增大,聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)和能量幅值逐漸增大,聲發(fā)射累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)和累計(jì)能量也逐漸增大,說(shuō)明高加載速率下含瓦斯煤體的破壞過(guò)程快速而強(qiáng)烈,試件呈現(xiàn)出沖擊性破壞,損傷急劇增大。
　　為進(jìn)一步驗(yàn)證加載速率對(duì)含瓦斯煤體破破過(guò)程中的損傷特征和聲發(fā)射特征參

4、數(shù)的影響,采用了RFPA2D-Gasflow數(shù)值分析軟件對(duì)煤體的損傷破壞過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)較為吻合。
　　研究含瓦斯煤體在不同加載速率下的采動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及破壞機(jī)制對(duì)認(rèn)清煤礦動(dòng)力災(zāi)害本質(zhì)具有重要意義,運(yùn)用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)對(duì)井下工作面推進(jìn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),根據(jù)聲發(fā)射特征參數(shù)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)含瓦斯煤體損傷破壞情況。研究可為深部大空間快速推采的開(kāi)采模式和煤與瓦斯突出等動(dòng)力災(zāi)害及其防治提供了重要的理論基礎(chǔ),可有效地保