【摘要】：為研究宏觀裂紋傾角對煤體特性的影響,采用YAW4306電伺服試驗(yàn)系統(tǒng)和CTA 1聲發(fā)射采集系統(tǒng)對不同預(yù)制裂紋傾角的煤樣進(jìn)行單軸壓縮聲發(fā)射試驗(yàn),分析試驗(yàn)過程的聲發(fā)射信號特征,研究裂紋傾角對聲發(fā)射響應(yīng)、煤樣峰值強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展方式的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:宏觀裂紋的存在對試樣聲發(fā)射信號的變化規(guī)律有顯著影響,且聲發(fā)射信號變化與載荷變化具有很高的一致性,能夠很好地反映含宏觀裂紋煤樣受壓時內(nèi)部破裂發(fā)展情況;裂紋的存在降低煤體的強(qiáng)度,且隨著裂紋傾角的減小,峰值強(qiáng)度受影響越來越明顯,呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢,通過曲線擬合,得出二者近似成二次函數(shù)關(guān)系;裂紋傾角為0°,15°,30°和45°的煤樣,其破壞過程中主要裂紋形態(tài)為翼型裂紋,并伴有各方向細(xì)微次生裂紋;傾角為60°和75°的煤樣,其主要裂紋形式為反翼裂紋;當(dāng)傾角增至90°時,煤樣無表面擴(kuò)展裂紋,此時煤樣的破裂方式為劈裂。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 3208巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)2017年2試驗(yàn)2.1試樣制備由于天然煤體內(nèi)部含有大量隨機(jī)裂紋，若將其直接用于室內(nèi)模型試驗(yàn)很難做到完全定量分析，因此本試驗(yàn)煤樣采用型煤。試驗(yàn)煤樣取自大安山煤礦，將原煤經(jīng)過粉碎后，采用40目的篩子對碎煤進(jìn)行篩分，將粒徑小于或等于40目的煤顆粒保留下來。將煤粉、水和緩凝劑按一定的的質(zhì)量比配制，并通過在模型試樣中摻入裂紋片和薄鋼片來預(yù)制和模擬張開和閉合裂隙，加工成尺寸為120mm×60mm×30mm(長×寬×厚)的煤樣，預(yù)制裂紋長度為20mm，寬度為2mm，試樣各處誤差不超過0.5mm。為便于觀察裂隙擴(kuò)展過程和現(xiàn)象研究，用石灰膏將煤樣表面涂成白色，圖1為示意圖。2.2試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)(見圖2)包括加載系統(tǒng)、應(yīng)變采集系統(tǒng)、聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。加載系統(tǒng)采用的是YAW4306微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)位移加載和應(yīng)力加載，并記錄加載過程中的位移，載荷和時間。聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)采用美國物理聲學(xué)公司(a)試樣及預(yù)制裂紋尺寸(b)試樣實(shí)物圖圖1試樣示意圖Fig.1Sketchofcoalspecimen的CTA 1聲發(fā)射采集系統(tǒng)，采樣頻率為500kHz，門檻值為46dB。2.3試驗(yàn)方案選取24個較好的型煤試樣，編號并分組，將其分為3組，每組8個試樣，傾斜角分別為0°，15°，30°，45°，60°，，75°，90°以及完整試樣，試樣材料力學(xué)特征和物理參數(shù)分別如表1，2所示，含不同傾角的預(yù)制裂紋試樣如圖3所示。本次試驗(yàn)的加載方式采用位移控，加載速率為0.200mm/min。圖2試驗(yàn)系統(tǒng)Fig.2Testsystemdiagram
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圖片說明： 3208巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)2017年2試驗(yàn)2.1試樣制備由于天然煤體內(nèi)部含有大量隨機(jī)裂紋，若將其直接用于室內(nèi)模型試驗(yàn)很難做到完全定量分析，因此本試驗(yàn)煤樣采用型煤。試驗(yàn)煤樣取自大安山煤礦，將原煤經(jīng)過粉碎后，采用40目的篩子對碎煤進(jìn)行篩分，將粒徑小于或等于40目的煤顆粒保留下來。將煤粉、水和緩凝劑按一定的的質(zhì)量比配制，并通過在模型試樣中摻入裂紋片和薄鋼片來預(yù)制和模擬張開和閉合裂隙，加工成尺寸為120mm×60mm×30mm(長×寬×厚)的煤樣，預(yù)制裂紋長度為20mm，寬度為2mm，試樣各處誤差不超過0.5mm。為便于觀察裂隙擴(kuò)展過程和現(xiàn)象研究，用石灰膏將煤樣表面涂成白色，圖1為示意圖。2.2試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)(見圖2)包括加載系統(tǒng)、應(yīng)變采集系統(tǒng)、聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。加載系統(tǒng)采用的是YAW4306微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)位移加載和應(yīng)力加載，并記錄加載過程中的位移，載荷和時間。聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)采用美國物理聲學(xué)公司(a)試樣及預(yù)制裂紋尺寸(b)試樣實(shí)物圖圖1試樣示意圖Fig.1Sketchofcoalspecimen的CTA 1聲發(fā)射采集系統(tǒng)，采樣頻率為500kHz，門檻值為46dB。2.3試驗(yàn)方案選取24個較好的型煤試樣，編號并分組，將其分為3組，每組8個試樣，傾斜角分別為0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°以及完整試樣，試樣材料力學(xué)特征和物理參數(shù)分別如表1，2所示，含不同傾角的預(yù)制裂紋試樣如圖3所示。本次試驗(yàn)的加載方式采用位移控，加載速率為0.200mm/min。圖2試驗(yàn)系統(tǒng)Fig.2Testsystemdiagram
【作者單位】： 中國礦業(yè)大學(xué)煤礦瓦斯與火災(zāi)防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院;中國礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：教育部科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目資助(113031A) 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0801401) 江蘇省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(BK20150183)~~
【分類號】：TD315

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1 許江;程立朝;譚皓月;王雷;吳慧;;原生裂紋對煤巖剪切破壞宏細(xì)觀演化規(guī)律的影響研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年01期

2 ;[J];;年期

本文編號：2516138