含卸压钻孔煤体损伤特性及储能演化规律
尹延春1
赵同彬1
王爱文2
姚传儒3
刘方锐3
高学鹏4
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590;山东科技大学山东省深部矿井动力灾害智能防控重点实验室,山东 青岛 2665902.辽宁大学灾害岩体力学研究所,辽宁 沈阳 1100363.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 2665904.东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110819
摘要：在深部强采动应力环境下,煤层中大直径卸压钻孔易发生塌孔、闭合压实等现象,卸压效果表现出明显的时效特性.通过开展室内含钻孔煤体试件轴向压缩与循环加卸载试验,结合数值模拟方法,分析了煤体内部钻孔变形-闭合过程中的煤体损伤及弹性能演化特征,研究了钻孔孔径、加载速度等因素对含钻孔煤体储能特性的影响规律.研究表明:钻孔卸压后煤体钻孔会经历缩孔变形、孔周裂隙扩展、塌孔和钻孔闭合 4个阶段;初始缩孔变形阶段钻孔闭合速率小,声发射b值逐渐增大,弹性能占比相对平稳;进入孔周裂隙扩展阶段后,钻孔闭合速率增大至缩孔变形阶段的 4.3倍,声发射b值和弹性能占比逐渐降低,卸压效果逐渐增强;发生塌孔后,弹性能占比发生突降、总降幅是孔周裂隙扩展阶段的 25.3倍,此阶段试件损伤达到峰值、钻孔卸压效果最佳;钻孔闭合后弹性能占比恢复回升,卸压效果逐渐降低;钻孔孔径和加载速度会对煤体钻孔变形闭合及能量演化产生明显的影响,钻孔孔径越大,煤体更易发生塌孔现象、弹性能占比降低速度更快、更容易达到最佳卸压状态,卸压起效快、持续时间长;而随着加载速度的增加,煤体弹性能占比降低速度减慢、最小值增大,卸压效果减弱、有效卸压时长缩短.根据钻孔卸压时效特性,对于深部强采动巷道,应合理确定超前预卸压距离及卸压参数、控制推进速度,并采用多轮卸压等方式保证钻孔卸压持续有效.
关键词：冲击地压钻孔卸压钻孔变形煤体损伤能量演化
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：山东省泰山学者工程专项资助项目(tstp20221126)山东省高等学校青创科技支持计划资助项目(2023KJ093)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 246-257 )
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