綜放采動應力路徑下單裂隙砂巖力學特性試驗研究

夏彬偉，劉仕威，歐昌楠，高玉剛

（1.重慶大學煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室，重慶 400044；2.重慶大學復雜煤氣層瓦斯抽采國家地方聯合工程實驗室，重慶 400044）

0 引 言

綜放開采已經成為厚煤層高效開采方法之一。工作面前方的頂板巖體在綜放開采過程中經歷了從原巖應力、圍壓σ3遞減（卸荷）而軸向應力差（σ1-σ3）升高到破壞卸荷的完整采動力學過程［1-2］，從而形成有別于常規三軸壓縮的應力路徑。 工作面頂板多為灰巖、砂巖或者其他硬度較大的巖體，并同時受到地質構造和工程擾動的影響：頂板巖體經過漫長的地質作用，內部產生包括裂隙、節理、孔隙、孔洞等天然缺陷；實際生產中為解決堅硬頂板不易垮落的現象，采取水力壓裂、工程爆破等弱化頂板的技術和方法使頂板產生人工裂隙［3-4］。 以上缺陷的存在破壞了巖體的原有結構，對巖石力學性能有顯著影響［5-9］。 隨著工作面向前推進，這些含裂隙巖體的強度、變形特征和裂紋擴展行為受到影響。 同時，綜放開采工作面前方巖體受采動作用后形成大量裂隙并相互貫穿，巖體滲透率顯著增加，瓦斯流動速度加快［10］。 含裂隙巖體不僅為瓦斯抽采創造了有利條件，也是導致頂底板事故和誘發煤與瓦斯突出等災害事故的重要因素。 因此含裂隙巖體的力學性能和失穩破壞規律引起了學者們極大的關注。 汪中林［11］對含不同長度和不同傾角度預制裂隙的類巖石進行單軸壓縮試驗，發現會在預制裂隙尖端向上和向下萌生一條貫穿性主裂紋，試樣破壞形式均為拉伸破壞；……