岩-煤-岩组合体力学特性及裂隙演化规律
余伟健1
潘豹2
李可2
沈文兵2
1.湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭 411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭 4112012.湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭 411201
摘要：基于薄煤层开采及煤岩体巷道变形特点,探究煤岩体变形规律,根据不同岩层组合的力学性质,系统分析了岩和煤组合体的不均匀变形特征.通过不同高度比"岩-煤-岩"组合体的单轴加载试验,分析不同高度比煤岩组合体加载破坏规律,结果表明:组合体强度受中间煤体高度影响,试件单轴抗压强度随煤体高度的增加而减小,且试件的破坏形态随着煤体高度的增加由拉伸破坏转变成斜面剪切破坏,最终表现为煤体被挤出破坏.组合体试件破坏受煤体部分主导,两端砂岩对中间煤体起约束作用从而提高煤体强度,煤体中部受到其约束最小,且随着煤体高度的增加,所受影响迅速衰减.通过室内单轴加载与颗粒流等方式分析组合体裂隙发育全过程,结果表明,组合体裂隙发育的过程可分为4个阶段:裂隙孔隙压密阶段、裂隙产生并稳定发育阶段、裂隙加速发育并贯通阶段和破坏后阶段.煤体内部缺陷的存在与其自身较低的强度,导致组合体微裂隙最初于煤体内部生成(在煤体高度非常小时,裂隙自砂岩内部产生);随着试件荷载增大,随机分布在煤体的裂隙相互贯通并向砂岩部分延伸最终造成破坏;且最初的裂隙主要是轴压与端面效应产生的剪切裂纹,在加载至试件单轴抗压强度的80％左右时,试件内部张拉裂隙开始快速发育,组合体开始丧失强度.
关键词：岩石力学煤岩组合体裂隙演化单轴压缩PFC模拟
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51974117)国家自然科学基金(52174076)湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ4027)
论文发表日期：2022-03-28
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：13( 1155-1167 )
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