沖擊荷載作用下不同煤階煤的結構演化特征研究

李 冰，陳 鋒，姜沛汶，任建剛，劉見寶，宋志敏

(1.河南工程學院 環境與生物工程學院，河南 鄭州 451191；2.煤礦環境地質災害綜合治理技術河南省工程實驗室，河南 鄭州 451191；3.河南省煤產地土壤污染檢測與治理工程研究中心，河南 鄭州 451191；4.河南理工大學 資源環境學院，河南 焦作 454000)

0 引 言

基于此，筆者以不同煤階煤(褐煤、煙煤和無煙煤)為研究對象，利用分離式霍普金森壓桿(SHPB)沖擊試驗系統模擬沖擊應力在不同衰減過程中的沖擊波和應力波，結合低溫液氮和拉曼光譜測試數據，對沖擊前后不同煤階煤的微觀孔隙結構和大分子形態學結構進行研究，以期獲得沖擊荷載作用下不同煤階煤的結構演化特征及規律。該研究的開展將有利于進一步完善和豐富煤儲層的強化改造理論，對于高效經濟的煤層瓦斯抽采具有重要的推廣價值和現實意義。

1 樣品制備與試驗過程

1.1 樣品制備

研究主要圍繞沖擊荷載前后不同煤階煤的結構演化開展研究。樣品包括褐煤、煙煤和無煙煤，褐煤取自山西神木礦區，煙煤取自內蒙古鄂爾多斯東達聯營礦區，無煙煤取自山西昔陽礦區。煤樣均來自于礦井采煤工作面同一煤層的臨近區域，以盡量減小煤樣間物理化學結構的先天差異。煤樣的準備根據GB/T 50266—2013《工程巖體試驗方法標準》進行[13]。煤樣SHPB沖擊試驗所用煤樣確定為?50 mm的圓柱形煤樣，長徑比取為0.5，即高度為25 mm。將每個煤樣進行仔細打磨，兩端不平行度控制在0.02 mm以內，垂直度不大于0.02 mm，直徑的誤差控制在0.1 mm以內。……