烟煤的强度特性及影响因素研究

发布时间：2020-03-29 08:51

【摘要】：煤岩力学强度是煤矿开采设计、煤柱留设以及巷道稳定性评价中最为常用的力学参数。本文较为系统的研究了不同饱和条件下烟煤的单轴抗压强度特性、不同层理面方位的烟煤抗拉强度特性以及不同围压条件下的烟煤三轴抗压强度特性演化规律。同时,为克服煤岩难于现场取样的特点,本研究首次探讨了便携式针贯入仪在烟煤单轴抗压强度测试中应用的可行性。基于以上研究,得出以下主要结论:(1)首次将针贯入仪应用到烟煤单轴抗压强度测试中。通过对烘干烟煤样及饱和烟煤样的单轴压缩实验研究,发现针贯入仪在测试干燥或者未饱和煤样单轴抗压强度方面具有较高的可靠性和应用前景。(2)研究了静水压力浸泡下烟煤样的力学特性演化规律。结果表明:煤样单轴抗压强度随着浸泡时间的增加而增加,而静水压力浸泡处理对煤样轴向应力-轴向应变曲线没有显著影响,但是,径向弹性模量会随着浸泡时间的增加而增大。(3)在不同层理面方位烟煤抗拉强度特性方面,将烟煤层理面与水平面夹角定义为层理面倾角α。通过实验研究发现,层理面倾角α与抗拉强度呈现非对称“V”型关系。当层理面倾角α=0°时,煤样抗拉强度取得最大值,随着层理面倾角α的增大,煤样抗拉强度呈近似线性减小,并且在α=60°时取得最低值;当α大于60°时,煤样抗拉强度由随层理面α倾角增大而减小的趋势转变为随层理面倾角增加而增大的趋势,并在90°时达到非对称“V”型谷底后的最大值,且α=90°时的抗拉强度小于α=0°的抗拉强度值。(4)烟煤层理面对于巴西劈裂盘裂纹有显著影响。伴随α从0°增加到60°,裂纹显著偏离试件线荷载所在的中心线,甚至呈“弓”状,超过60°后又逐渐向中心线靠拢,当α增加到90°时,破坏裂纹与α=0°相似,呈典型的巴西劈裂式裂纹。当巴西劈裂线荷载与煤样层理面不平行时,在主裂纹附近产生次级裂纹。当α增加到60°附近时,次级裂纹与主裂纹结合,成为主裂纹的一部分,导致了煤体抗拉强度的大幅下降。(5)随着侧向围压的增加,烟煤的三轴抗压强度呈增大趋势,峰值点处的累计轴向应变也增大,但是,烟煤杨氏模量受围压的影响可忽略不计。与烟煤破坏时峰值强度显著增大趋势相比,烟煤的裂纹起始应力只是轻微增大。随着侧向围压约束的增加,烟煤呈现出三种破坏模式的转换:低围压下的劈裂式破坏,中等围压下的劈裂与剪切混合的破坏以及高围压下的剪切破坏。
【图文】：

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图 1.1 Block Punch Index 示意图[29]Fig. 1.1 Block Punch Index test apparatus[29]年代，日本研制出针贯入仪（NP），通过钢针个参数，通过以上两个参数之比得出贯入比抗压强度。针贯入仪体积小，，方便携带，测过程。针贯入岩石造成的局部损伤是十分微测试，对于软岩和极软岩 UCS 的测试有着极测试岩体 UCS 在日本、北爱尔兰、土耳其、应用[4, 5]。众多学者开展了针贯入测试强过 CT 扫描、显微镜和扫描电镜等方式研究了ay 和 Erguler 研究表明：钢针贯入速率对于 U仪对于 UCS 在 40MPa 以下的软岩都是适款动力贯入仪来测试软岩单轴压缩强度[7]。A实验来测量不同含水率、不同风化程度以及

技术路线图,围压状态,深部煤,强度特性

技术路线图
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD313

【参考文献】