基于含水率效应的冲击煤体三轴加卸载钻进试验力学行为及其响应机制
朱广安
徐自豪
刘欢
西安科技大学能源学院,陕西西安 710054
摘要：煤层冲击倾向性强、顶板富水等是导致蒙陕矿区钻屑法监测失效的主要原因,以陕西彬长矿区某富水冲击地压矿井2号煤层为研究对象,设计了三轴加卸载钻进试验(含水率为0、2.7％、5.4％和7.8％;应力水平为36～46、48～58和60～70MPa),探究了不同含水条件和不同应力状态下冲击煤体钻进力学行为,从煤体弱化以及煤粉黏结研究视角,初步揭示了水及应力对钻屑法评价冲击危险的影响机制.研究结果表明:①水作用下煤体各物理力学参数均发生不同程度的劣化现象,其中塑性软化系数对理论钻屑量的影响程度最大;②当煤体含水率w≤2.7％时,水对钻屑量的影响甚微,应力水平提升使试验钻屑量趋近理论值;当煤体含水率w≥5.4％时,水对钻屑量的黏结作用增强,在高应力、高含水率条件下,试验钻屑量显著降低;③由于煤体内部颗粒与水发生物理、化学作用,导致钻孔周边塑性区半径增加,煤体变形能力增强;而随着应力水平提升,钻孔周边应力增大,煤体内部能量积聚,变形加剧,2者共同作用下增加了钻杆切割的钻屑量;④在含水率小于25％范围内,随着含水率的增加,煤粉颗粒间液桥力增大,促使其在钻孔中团聚黏附,从而导致钻屑量减少.研究结果可为蒙陕地区富水冲击地压矿井钻屑法评价冲击危险提供重要理论依据.
关键词：冲击地压钻屑法含水煤体水岩作用三轴加卸载钻进试验
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2024JC-YBMS-261)国家自然科学基金(52274095)
论文发表日期：2025-07-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 58-69 )
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