加载速率影响的煤岩破裂电荷规律及应用
在煤矿开采过程中，较快的工作面推进速度将会导致超前支撑压力峰值增大，未回采煤体以及上方顶板内部储存较多弹性能从而诱发冲击地压灾害。由岩石力学理论可知，顶板煤岩层对煤岩体加载速率的变大对煤岩体力学性质、冲击倾向性和破坏规律都有显著影响，其影响不仅反映在煤岩系统的应力场和位移场变化上，也反映在受载煤体存储和耗散的能量变化上，特别是煤体受载过程释放的电荷物理信号也会随着加载速率的变化而变化。为建立加载速率影响下的煤岩体不同失稳形式的力-电荷判据，提出基于电荷监测的煤矿现场冲击地压预测预警方法，以阜新五龙矿、新邱矿煤样为研究对象，采用物理试验与信号分析相结合的研究方法，开展了不同加载速率下煤岩体破裂过程的电荷监测试验，深入分析了加载速率影响的煤岩体破裂规律、能量耗散及力-电荷信号的对应关系。结果表明:加载速率越高，煤岩体单轴抗压强度增加，煤岩体累积变形能耗散加剧，煤岩体失稳形式由静载失稳过渡到类动载扰动失稳。受加载速率影响，在低加载速率情况下，电荷首次突变信号出现在强化阶段后程，且突变应力接近峰值应力，提高加载速率后，电荷首次突变信号前移，多集中于强化损伤阶段初期。对煤岩体峰后电荷变化率量化分析可知，受载速率越快的试样，即冲击倾向性强的试样，电荷变化率越大。对所用煤样的电荷信号进行量化分析，初步提出了判定煤岩体失稳形式的电荷判定依据，在不同矿区不同工作面上，可依据监测获得的电荷现场数据辅以采动应力场的变化情况，对采动过速诱发的煤体压缩型冲击地压的发生几率进行预测和预警。
煤岩体;冲击地压灾害;失稳形式;加载速率;电荷监测
辽宁工程技术大学
硕士
工程力学
潘一山
2017
中文
TD76
66
2018-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）