針對沖擊地壓-煤與瓦斯突出復(fù)合動力災(zāi)害預(yù)測手段欠缺、前兆信息監(jiān)測方法不完善這一工程現(xiàn)狀,利用自主研發(fā)的高頻微震全波形實時監(jiān)測系統(tǒng)和電荷感應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)開展了煤與瓦斯復(fù)合體受載變形破壞試驗,分析了不同瓦斯壓力下煤與瓦斯復(fù)合體變形破壞特征及微震信號和電荷感應(yīng)信號顯現(xiàn)規(guī)律的關(guān)系,以及瓦斯壓力對3者的影響。結(jié)果表明:煤與瓦斯復(fù)合體變形破壞可分為3個階段,即彈性階段、屈服強化階段和破壞階段,隨著瓦斯壓力的增大,煤與瓦斯復(fù)合體的抗壓強度、彈性模量和軟化模量減小,沖擊傾向性降低,彈性和屈服強化階段持續(xù)時間縮短;煤與瓦斯復(fù)合體變形破壞過程中有微震信號和電荷感應(yīng)信號產(chǎn)生,且兩種信號的峰值振幅均出現(xiàn)在煤與瓦斯復(fù)合體的破壞階段;隨著瓦斯壓力的增大,微震信號和電荷感應(yīng)信號數(shù)量增加且越來越分散,振幅增大,峰值振幅對應(yīng)的應(yīng)力降速率增大,同時,微震信號峰值振幅所在波形的起始振幅增大,峰值振幅前移,且越來越接近起始振幅。煤與瓦斯復(fù)合體中瓦斯壓力越大,越容易發(fā)生沖擊地壓-煤與瓦斯突出復(fù)合動力災(zāi)害,通過微震信號和電荷感應(yīng)信號的監(jiān)測能夠在一定程度上判斷復(fù)合體所處的變形破壞階段,結(jié)合瓦斯壓力大小可預(yù)判復(fù)合動力災(zāi)害的類型和危險性。 

【文章來源】：煤炭學(xué)報. 2020,45(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

試驗系統(tǒng)

試驗所用原煤取自阜新恒大煤礦埋深850 m處某含瓦斯煤層,將選取的原煤試塊取芯和切割,加工成?50 mm×100 mm的圓柱形標準試樣,并將其斷面磨平,平整度在0.2 mm以內(nèi)。試樣如圖2所示。2.2 試驗方案及步驟

圖3為不同瓦斯壓力下煤與瓦斯復(fù)合體應(yīng)力-應(yīng)變曲線,由圖3可知,煤與瓦斯復(fù)合體變形破壞全程可大致分3個階段:彈性階段(OAi段即(0～70%)σc)、屈服強化階段(AiBi段即(70%～100%)σc)和破壞階段(BiCi段即峰后應(yīng)力降至0或0附近殘余強度處),其中i=0,1,2,σc為抗壓強度。瓦斯壓力為0 MPa時,試樣抗壓強度為9.89 MPa;應(yīng)力-應(yīng)變曲線的OB0段基本呈線性上升,彈性模量約為13.94 MPa;抗壓強度后B0C0段曲線呈現(xiàn)“斷崖式”下降趨勢,波動很小,直至殘余強度,軟化模量約為49.45 MPa。這一變形破壞特征屬于典型的強沖擊傾向性煤體,即在抗壓強度前煤體積蓄大量彈性能,能量損耗很少,當外加載荷超過抗壓強度時,煤體瞬間發(fā)生失穩(wěn)破壞,積蓄的彈性能被突然釋放,轉(zhuǎn)化為碎煤攜帶著動能向外彈射,在井下現(xiàn)場則構(gòu)成嚴重沖擊地壓事故。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]煤巖強度、變形及微震特征的基礎(chǔ)試驗研究[D]. 楊永杰.山東科技大學(xué) 2006



本文編號：3216707