黃陵二號礦2＃煤層煤樣低溫損傷特性研究.pdf

1、相關研究表明長期處于低溫狀態(tài)下的工程巖體的力學性質與其常溫下力學性質相差較大，低溫導致巖石力學特性變化可造成重大的安全問題。同時，煤礦中人為凍裂巖石使其出現(xiàn)裂隙來增大瓦斯?jié)B透性，保障煤礦安全生產，因此研究巖石低溫下的力學特性具有重要意義。
　　本文以黃陵2號礦2＃煤層煤樣作為研究對象，進行不同溫度（-60℃、-40℃、-20℃、0℃、20℃）下的單軸壓縮與巴西劈裂法（抗拉強度）實驗，以煤樣的損傷為主線，重點考慮溫度場對煤樣損傷的影

2、響，建立了熱固耦合條件下煤樣損傷的力學模型，運用有限元軟件ANSYS針對不同溫度場的情況下煤巖的損傷性質等問題，開展了相關數(shù)值模擬研究，主要結論有：
　?。?）低溫下煤巖的平均收縮率為0.02mm/℃；樣品的抗壓強度在-40℃出現(xiàn)分段趨勢，在20℃~-40℃變化中是抗壓強度明顯增大，-40℃以后是抗壓強度緩慢增長；低溫作用導致煤巖抗壓實驗下的彈塑性階段中彈性階段的時間變長。同時，煤巖低溫下受力后出現(xiàn)了與常溫下大致相同的破壞規(guī)律，即

3、：內部裂隙衍生發(fā)展，最終劈裂破壞。
　　（2）煤巖樣在巴西劈裂法實驗過程中破裂時出現(xiàn)了沿直徑方向的裂縫，溫度越低，煤巖樣破碎的裂縫越小越模糊，反之相反；煤巖樣的抗拉強度是隨著溫度的降低而逐漸降低的，且根據(jù)抗拉強度與溫度趨勢曲線可得抗拉強度雖在-40℃小幅上升，但-60℃以后基本趨于平穩(wěn)；煤巖樣品的高度對于抗拉強度的影響明顯。同時，煤的抗拉強度具有方向性，這對于說明在樣品的抗拉強度值受煤樣結構控制，各向異性明顯，導致煤的抗拉強度離散