高应力下含瓦斯原煤三轴压缩力学特性研究

摘要：

利用改制后的煤岩吸附-渗透-力学耦合试验系统,以淮南矿区-780 m标高B10煤层的原煤样作为研究对象,进行高应力下含瓦斯原煤常规三轴压缩力学特性的研究.结果表明:(1)含瓦斯原煤偏应力-轴向应变曲线主要有弹性、屈服、破坏或峰后软化段构成.其中,弹性段连续、光滑性较差,多呈现出应变“软化-硬化”的波动起伏特点.(2)峰后脆性破坏特征明显,且在相同初始瓦斯压力下,随着初始有效围压的升高,脆性向延性转化的趋势较弱;而在相同初始有效围压下,初始瓦斯压力越大,脆性破坏特征则越显著.(3)偏应力-侧向应变曲线与轴向相比,峰前连续、光滑性更好,且几乎均呈线弹性;而峰后变化则趋同.(4)偏应力-体应变曲线,在低有效围压下表现出扩容机制,且始于峰前;而在高有效围压下,则从峰前越至峰后,始终向右延展,呈现出体积不断收缩的趋势,且瓦斯压力越大,收缩特性越显著.(5)在相同有效围压下,随着瓦斯压力的增加,峰前轴向、侧向应变增加的速率,以及峰值强度、泊松比均呈增大趋势;而弹性模量则呈降低趋势.(6)相同瓦斯压力下,随着有效围压的增加,峰前轴向、侧向应变增加的速率,以及泊松比均呈降低趋势;而峰值强度、弹性模量则呈增大趋势.(7)随着围压或瓦斯压力分别升高,峰值强度均呈线性增大趋势,煤样破坏模式以剪切破坏为主,且强度参数黏聚力和内摩擦角分别为14.02 MPa,25.93°.

关键词：采矿工程、高应力、含瓦斯原煤、三轴压缩、有效围压、瓦斯压力

所属期刊栏目：36

分类号：TD322(矿山压力与支护)

资助基金：国家科技重大专项2016ZX05045002;国家自然科学基金资助项目51474205 Supported by the National Major Science and Technology Special ProjectsGrant No.2016ZX05045002 and National Natural Science Foundation of China Grant No.51474205

在线出版日期：2017-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：380-393