【摘要】：煤礦動力災害的產(chǎn)生大多與煤巖的穩(wěn)定性相關(guān),而煤巖的穩(wěn)定性與其力學特性密切相關(guān),松軟煤巖的性質(zhì)與其他煤巖又有較大區(qū)別,因此研究松軟煤巖的力學性質(zhì)可以為煤礦動力災害提供預警,減少災害事故,具有重要工程意義。本文采用實驗室試驗和理論分析的方法,利用非接觸式全場應變測量系統(tǒng)、聲發(fā)射檢測系統(tǒng)分析松軟煤巖的力學特性和參量變化,研究松軟煤巖體失穩(wěn)破裂機理,結(jié)合巖石力學、斷裂力學、損傷力學,構(gòu)建松軟煤巖的損傷模型。運用物理相似模擬方法,自制松軟型煤進行單軸壓縮實驗,煤樣壓縮曲線的變化趨勢和數(shù)值上的差別明顯說明了煤在結(jié)構(gòu)本質(zhì)上的非均質(zhì)性,自制型煤與原煤的應力應變曲線具有相似的變化趨勢,且其塑性變形較大。采用非接觸式全場應變測量系統(tǒng)獲取煤巖表面形變圖像,分析不同破壞類型的煤巖表面應變特征,在單軸壓縮過程中,初始加載階段,都是沿軸向加載方向破壞,但隨著加載的進行,由于不存在圍壓,煤樣的逐步變?yōu)槔炱茐?拉應力在后期充當主要破壞因素;采集煤巖破裂過程中的聲發(fā)射信號,分析聲發(fā)射信號與煤巖破裂過程的耦合關(guān)系,結(jié)果表明聲發(fā)射信號穩(wěn)定增長階段是煤巖體破裂失穩(wěn)的預兆。松軟煤巖在單向應力加載前期,主體形變基本沿著軸向加載方向,煤巖體被壓實后,在剪切應力的作用下,橫向拉應力、軸向壓應力發(fā)生偏轉(zhuǎn),三者相互作用下使得裂紋尖端產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象,裂紋沿著軸向“剪切”張拉破裂,當大量的“剪切”張拉破裂產(chǎn)生后,相互聚合,最終導致松軟煤巖整體失穩(wěn);基于損傷力學基本理論提出的基于聲發(fā)射參量的損傷模型和以散斑數(shù)為基準的損傷理論模型,通過與實驗數(shù)據(jù)對比驗證,兩種損傷模型均可描述煤樣的損傷情況。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD313
【圖文】：

西安科技大學全日制工程碩士學位論文.3.1 研究內(nèi)容（1）原煤煤質(zhì)特征及力學特性研究對原煤試樣進行工業(yè)分析，獲取其煤質(zhì)特征；對原煤試樣進行單軸壓縮，研究其特性（應力、應變、強度、彈性模量等）。（2）松軟型煤破裂特性研究自制型煤，實驗室測試松軟煤樣的表面應變和內(nèi)部聲發(fā)射特性，研究煤巖失穩(wěn)破程中全場應變及聲發(fā)射的參數(shù)特征。（3）損傷特性和破裂機理研究從損傷理論入手，結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)方法、聲發(fā)射參量，推導松軟煤巖的損傷理型，并利用試驗數(shù)據(jù)進行驗證，進而分析松軟煤巖破裂機理。.3.2 技術(shù)路線技術(shù)路線如圖 1.1 所示。

8（c）打磨 （d）煤樣試件圖 2.1 制取煤樣原煤試樣進行單軸壓縮，加載系統(tǒng)采用 DNS600 電子試驗機，采用位移控加載速率為 1mm/min，數(shù)據(jù)采集頻率為 1Hz，以斷裂為實驗終止條件，為的產(chǎn)生，在煤樣與壓頭之間涂抹耦合劑，減小摩擦。巖體的全應力應變曲線可以直觀的反映煤巖的基本力學性質(zhì)，讀取其峰值量等，且可以為建立煤巖體的力學模型和本構(gòu)方程提供實驗憑證。將 4 個變曲線繪制如圖 2.2 所示。

【參考文獻】

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1 許滿貴;孟然;魏攀;韓金子;張碧峰;;軟煤體孔隙結(jié)構(gòu)及其分形特征研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2015年06期

2 許滿貴;孟然;韓金子;方秦月;張宏亮;;軟煤體孔隙結(jié)構(gòu)影響瓦斯吸附特性的試驗研究[J];中國煤炭;2015年10期

3 陸銀龍;王連國;;基于微裂紋演化的巖石蠕變損傷與破裂過程的數(shù)值模擬[J];煤炭學報;2015年06期

4 毛靈濤;連秀云;郝耐;魏峰;安里千;;基于數(shù)字體散斑法煤樣內(nèi)部三維應變場的測量[J];煤炭學報;2015年01期

5 李樹剛;趙鵬翔;林海飛;肖鵬;魏宗勇;;煤巖瓦斯“固-氣”耦合物理模擬相似材料特性實驗研究[J];煤炭學報;2015年01期

6 陳新忠;曹遠威;劉世偉;毛仲敏;張吉雄;;基于數(shù)字圖像的非接觸式泊松比測試方法[J];煤炭學報;2014年S2期

7 李樹剛;成小雨;劉超;張?zhí)燔?邢立杰;王輝;;余吾礦松軟煤巷變形破壞機理及控制技術(shù)研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年05期

8 何學秋;竇林名;牟宗龍;鞏思園;曹安業(yè);何江;;煤巖沖擊動力災害連續(xù)監(jiān)測預警理論與技術(shù)[J];煤炭學報;2014年08期

9 朱紅青;張民波;顧北方;申翔;朱帥虎;;脈動孔隙水壓下低透性松軟煤巖損傷變形的實驗分析[J];煤炭學報;2014年07期

10 陳新;呂文濤;孫靖亞;;基于圖像分析的節(jié)理巖體單軸壓縮損傷演化研究[J];巖石力學與工程學報;2014年06期

本文編號：2716340