循環加卸載條件下煤巖組合體力學響應及能量演化規律

徐金海，張曉悟，劉智兵，孫 壘，侯勝軍

(1.中國礦業大學 礦業學院, 江蘇 徐州 221116； 2.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇 徐州 221161；3.重慶天府礦業有限責任公司三匯二礦，重慶 合川 401535)

1 研究背景

隨著采礦深度的增加，沖擊地壓等災害時有發生[1-3]。大量研究表明，沖擊地壓主要是由于礦山壓力在煤巖體內聚集的大量能量在一定開采擾動影響下突然釋放而引發的[4-5]。因此，研究煤巖組合體在外載荷作用下的能量演化規律及破壞機理對礦井災害分析和預防是非常有必要的。

近些年，不少學者對煤巖組合體進行了大量的研究。李成杰等[6]研究了煤巖組合體破壞過程中的變形與破壞規律，提出組合體不同位置的徑向應變不同，應力峰前段組合體煤體部分徑向變形受到巖體部分限制作用較顯著，峰后段巖體部分破壞則明顯受到煤體部分劈裂拉伸作用；左建平等[7]對煤巖組合體進行了單軸試驗下的聲發射測試，指出煤體的聲發射數占煤巖組合體內部聲發射總數的主要部分，且聲發射的空間分布主要受煤體結構及原生裂隙的影響；王曉南等[8]研究了單軸受壓條件下不同煤巖組合試樣的聲發射和微震特征，發現了組合試樣發生沖擊破壞時的聲發射和微震信號的強度隨試樣的單軸抗壓強度、沖擊傾向性以及其頂板與煤層的高度比值的增加而增強；左建平等[9]開展了巖樣、煤樣和煤巖組合體的單軸和三軸壓縮試驗，研究了不同應力條件下煤巖單體及組合體的破壞模式和力學行為，提出單軸條件下煤巖組合體的破壞以劈裂破壞為主，三軸試驗中，煤巖組合體的破壞以剪切破壞為主，且組合體的峰值強度與圍壓基本呈線性關系。……