【摘要】：近些年,隨著我國煤礦開采深度的增加及工作面推進速度的加快,導(dǎo)致了煤壁片幫、沖擊地壓等災(zāi)害的加重,因此,探討不同加載速率下煤樣力學(xué)性質(zhì)及內(nèi)部破壞規(guī)律影響,為預(yù)防和治理深部煤巖瓦斯復(fù)合動力災(zāi)害提供了新思路。本文從細(xì)觀角度對屯留煤礦煤樣孔裂隙等參量進行分析,采用RMT-150C型巖石力學(xué)實驗系統(tǒng),利用DS-5型全信息聲發(fā)射信號分析儀,分析其在不同加載速率條件下力學(xué)性質(zhì)和聲發(fā)射特征,且對聲發(fā)射的計數(shù)、累計計數(shù)、能量、累計能量、煤樣的破壞時間等在不加載速率下的演化規(guī)律進行了對比分析;其次,結(jié)合RFPA~(2D)模擬軟件對不同加載速率下煤樣破壞過程、聲發(fā)射特征、力學(xué)參數(shù)進行模擬,最后運用損傷理論對煤樣破壞過程損傷規(guī)律進行研究,提出了基于煤樣損傷的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型,并進行對加載速度與工作面推進速率的轉(zhuǎn)化。本文主要結(jié)果如下:(1)實驗結(jié)果:屯留煤礦的煤樣變質(zhì)程度高,孔裂隙發(fā)育較差,孔徑較小,孔隙裂隙連通性比較差;隨著加載速率的提高(0.0002mm/s~0.2mm/s),煤樣的平均抗壓強度和彈性模量、發(fā)射計數(shù)及能量均出現(xiàn)升高趨勢,而泊松比卻沒有顯著的規(guī)律的變化,其抗壓強度增加142.42%,彈性模量增加216.87%,聲發(fā)射計數(shù)及能量分別增加250.97%,109.48%;但煤樣的聲發(fā)射累計計數(shù)及聲發(fā)射累計能量隨著加載速率的提高卻出現(xiàn)降低的趨勢,此外,煤樣產(chǎn)生明顯聲發(fā)射(聲發(fā)射計數(shù)100次)的時間將明顯提前。(2)數(shù)值模擬結(jié)果:隨著加載速率從0.0002mm/s增加到0.2mm/s時,煤樣的受載破壞過程中的聲發(fā)射峰值計數(shù)、峰值能量、平均抗壓強度及彈性模型均出現(xiàn)了增大趨勢,且煤樣破壞、初始聲發(fā)射信號時間也不斷的提前,脆性增強,但發(fā)射累計計數(shù)、聲發(fā)射累計能量卻呈降低趨勢,這與實驗結(jié)果一致。(3)模型構(gòu)建煤樣受載破壞過程中其損傷分為了3個階段:損傷初始段、損傷穩(wěn)定發(fā)展段、損傷加速演化段,但損傷穩(wěn)定發(fā)展階段是加載速率對損傷過程影響的重要體現(xiàn);將現(xiàn)場尺度下的率效應(yīng)研究對象確定為工作面推進速度,并基于變分原理和應(yīng)變等效,得到了現(xiàn)場尺度下工作面推進速度和試驗室尺度下加載速率間的轉(zhuǎn)換公式。
【圖文】：

工作面開采速度與沖擊礦壓關(guān)系圖

煤體結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD313

【參考文獻】

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本文編號：2631156