煤巖組合體動力破壞規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、沖擊地壓威脅著煤礦的安全和高效生產(chǎn)。隨著開采深度的增加、開采強(qiáng)度不斷加大以及開采條件越來越復(fù)雜，我國煤礦發(fā)生沖擊地壓的現(xiàn)象越來越多，危害越來越大，必須及早引起重視。沖擊地壓是煤巖地層受采動影響而發(fā)生的動力災(zāi)害現(xiàn)象，是煤巖體在外部應(yīng)力作用下快速破裂的結(jié)果，是典型的能量突然釋放與能量耗散過程。
　　沖擊地壓一定是在能量突然釋放的驅(qū)使下發(fā)生的，既然如此，引發(fā)沖擊地壓的能量到底積聚在哪兒？對于這些積聚的能量，能否在釋放速度和強(qiáng)度上予以人為

2、控制，以此來避免發(fā)生沖擊地壓呢？基于上述問題，本論文從能量積聚和釋放的角度出發(fā)，開展組合巖體動力破壞規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究，目的是確定能量積聚的具體層位，從理論上提出減緩能量釋放的有效措施，從而為有針對性的防治沖擊地壓提供支撐。
　　對煤巖體及組合體沖擊破壞過程及能量轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行理論分析，結(jié)果表明，受巖石內(nèi)部裂紋及空隙不同的影響，其能量積聚能力的大小及能量耗散的方式有很大差別，材料強(qiáng)度、材料均質(zhì)度及能量輸入率決定了煤樣能量耗散的方式；組合體

3、煤巖在沖擊破壞過程中，內(nèi)部巖石之間相互作用，不斷的進(jìn)行能量的傳遞與整體的平衡自組織，其中一部分巖層對組合體的能量積聚量及能量耗散特征起主要作用。
　　對峻德礦17煤層的煤、細(xì)砂巖和粗砂巖單體進(jìn)行變形破壞實(shí)驗(yàn)，分析對比煤巖單體的全過程應(yīng)力應(yīng)變曲線，結(jié)果表明煤峰前積聚能量較低，發(fā)生破壞時消耗能量少，具有強(qiáng)沖擊傾向性，粗砂巖和細(xì)砂巖峰前積聚能量比煤高得多，能發(fā)生瞬間破壞，將能量大量釋放，具有中等沖擊傾向性。巖石的強(qiáng)度越大，極限儲能越大，

4、脆性越強(qiáng)，彈性能釋放的越徹底。將細(xì)砂巖、粗砂巖和煤三種巖石按照設(shè)計要求進(jìn)行組合，對比分析組合試件各組分的能量儲存情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在軟硬不同的組合煤巖層中，彈性模量大的堅硬巖塊，雖不易發(fā)生變形，但儲能較小，不易積聚能量。而彈性模量較小的軟弱巖層，在能量儲存上更占優(yōu)勢，更容易積聚能量，在發(fā)生整體沖擊地壓時，起主導(dǎo)作用。組合煤巖體中的能量主要積聚在軟弱巖層中，軟弱巖層是能量積聚的關(guān)鍵層。組合體中硬度差別越大，沖擊效應(yīng)越強(qiáng)。
　　研究成