基于便携式里氏硬度测试的煤冲击倾向性分级判别准则
赵毅鑫1
杨哲2
谢镕澴2
王涛2
赵良辰2
1.中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)煤矿灾害预防与处置应急管理部重点实验室,北京 1000832.中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083
摘要：判别煤的冲击倾向性是评估煤矿冲击地压危险程度的主要依据之一,考虑到现有判别煤冲击倾向性分级的流程相对复杂.为此,提出了一种基于便携式里氏硬度测试的煤冲击倾向性判别方法.对来自4个煤矿的20个煤样开展里氏硬度测试、纵波波速测试和单轴压缩试验,获取了煤里氏硬度与岩石力学参数之间的拟合关系式,并探究了不同里氏硬度煤样在受压破坏过程中的能量演化规律.定义了描述煤样破坏时能量释放速率的系数KPE,并分析了KPE与传统煤冲击倾向性指标的关联.基于里氏硬度与KPE之间的关联,构建了基于里氏硬度的煤冲击倾向性分级判别准则.为验证该准则的合理性,将其判别结果与国家标准及煤屑弹射质量比F的判别结果进行对比,并在鄂尔多斯盆地某强冲击地压矿井选择了 2个工程应用场景进一步对该准则的工程应用效果进行检验.结果表明:煤里氏硬度与单轴抗压强度、弹性模量具有强相关性,而与纵波波速相关性较弱;里氏硬度越大,煤样的储能及释放能力越强.不同冲击倾向煤样的KPE差异显著,且与传统冲击倾向性指标相关性较好,表明KPE可用于煤冲击倾向性分级判别.煤样的KPE与里氏硬度呈幂函数正相关,表明随里氏硬度的增加,煤样的冲击倾向性显著变化.基于便携式里氏硬度测试的煤冲击倾向性分级判别准则与国家标准、煤屑弹射质量比F的判别结果具有较好的一致性,同时在2种工程应用场景下的应用效果良好,表明该方法具有一定的可行性和可靠性.
关键词：里氏硬度煤冲击倾向性能量演化
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52225402)
论文发表日期：2025-01-27
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：14( 297-310 )
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