布爾臺礦單軸加卸載下砂質泥巖聲發射特征研究

曹金鐘， 楊志良， 王文杰

（1. 中煤大同能源有限責任公司 塔山煤礦，山西 大同 037001；2. 山西大同大學 煤炭工程學院，山西 大同 037003；3. 晉能控股煤業集團 晉華宮礦，山西 大同 037000）

0 引言

西部礦區煤炭儲量豐富，煤層賦存穩定，煤系地層成巖年代較晚，基巖段以弱膠結砂質泥巖為主。煤礦井下巷道開挖、工作面回采等過程導致應力集中、轉移，從而使巷道圍巖受到加卸載力學作用。砂質泥巖是回采巷道常見巖石，在天然狀態下膠結程度低，強度較低，多種煤礦事故的發生與砂質泥巖在加卸載時的力學響應密切相關，如工作面大面積來壓、巷道失穩、潰水等。近年來，隨著西部礦區高強度開發，上述問題日益凸顯。因此，有必要對西部弱膠結砂質泥巖在加卸載狀態下的力學響應開展深入研究，以揭示巷道圍巖損傷劣化、失穩破壞及其失穩前兆信息。

現有研究表明，巖石在加卸載作用下損傷不斷加劇，微觀上表現為巖石內部裂紋的生成，能量以聲發射（Acoustic Emission，AE）、熱輻射等形式釋放，宏觀上表現為巖石變形破壞。AE作為一種監測巖石內部變形、損傷、破壞的有效手段，已廣泛用于工程實踐中[1-2]。學者圍繞巖石在單軸加卸載下的AE特征開展了大量研究。劉娟紅等[3]通過不同種類混凝土單軸加卸載和AE試驗，研究典型種類混凝土的能量耗散和釋放過程。李庶林等[4]運用G-P算法，研究了火成巖和變質巖在單軸多級加卸載作用下AE的分形特征，得出關聯維數在等壓加卸載和加卸載循環應力增加的情況分別呈突增和下降趨勢。……