水巖作用下煤巖組合體力學特性與損傷特征

陳光波 ，李 譚 ，楊 磊 ，張國華 ，呂鵬飛 ，滕鵬程

（1.內蒙古科技大學 礦業研究院, 內蒙古 包頭 014010；2.山東科技大學 能源與礦業工程學院, 山東 青島 266590；3.中煤科工開采研究院有限公司, 北京 100013；4.黑龍江科技大學, 黑龍江 哈爾濱 150022）

0 引 言

隨著煤炭資源開采深度的加深，水巖相互作用更加明顯[1]。煤巖體在水的作用下易出現軟化、膨脹、泥化、凍融等損傷特性[2-3]。富水環境下的煤巖體經過長期的水巖作用，其力學特性發生顯著改變，穩定性明顯下降，繼而造成圍巖變形嚴重。大水礦山或富水煤巖層的煤礦開采活動中，地下水的存在對煤巖力學特性和穩定性起到了弱化作用，對圍巖系統造成一定的損傷，導致了圍巖自承力低，膠結性差，支護設備失效嚴重，甚至出現巷道局部垮冒、階段垮塌、整體垮塌等情況，對煤礦工人生命安全和煤礦的穩定生產產生較大威脅。

水對煤巖結構特征和力學特性具有重要影響。Burshtein[4]、朱珍德等[5]、朱傳奇等[6]研究了含水率對巖石單軸抗壓強度的影響，發現抗壓強度隨含水率增大而減小；HEGGHEI 等[7]研究了石灰巖在海水中的力學特性，發現海水作用下力學特性的劣化效應更加明顯；蔡毅等[8]研究發現變形已趨于穩定的非飽水狀態采空區冒落松散巖體在注入水之后仍會發生迅速而明顯的壓縮變形；文獻[9-11]研究了含水率對煤巖波速的影響，發現含水率與試件縱波波速呈正相關；黃彥森等[12]研究了含水率對泥質白云巖變形特征和強度的影響，發現隨含水率增大，變形逐漸增大，強度逐漸減??；……