煤岩组合体冲击破坏的声发射及微震效应规律试验研究     

王晓南  陆菜平  薛俊华  余国锋  罗勇  刘辉  张军伟 《岩土力学》2013,34(9):2569-2575

研究由顶板-煤体-底板所构成的煤岩组合体变形破裂声发射和微震的规律,对于研究冲击机制具有重要意义。利用SANS材料试验系统、Disp-24声发射监测系统和TDS-6微震信号采集系统,对单轴受压的不同煤岩组合试样进行声发射和微震试验,得到不同组合试样在受载破坏过程中的声发射和微震信号。试验研究表明：组合试样发生冲击破坏时的声发射和微震信号的强度随试样的单轴抗压强度、冲击倾向性以及其顶板与煤层的高度比值的增加而增强;微震信号的振幅可以反映组合煤岩体的冲击倾向性强弱;微震频谱幅度的分布随着抗压强度和冲击能指数的上升而向高频移动。上述结论对指导现场冲击矿压的监测预警以及评价有着重要意义。  相似文献   

韩城地区煤岩力学特性与破坏特征试验   总被引：1，自引：0，他引：1  

段品佳  王芝银 《煤田地质与勘探》2012,40(4):39-42

韩城地区二叠系下统的山西组煤岩为含裂隙的低强度高脆性介质,其抗压强度和破坏特性与加载方式和加载速率有密切的关系。利用室内试验方法,对该地区煤层气储层煤岩开展了不同加载方式的力学研究。试验结果表明,煤岩的主裂隙(面割理)走向与加载方向的关系对煤岩的力学特性有较大影响,煤岩裂隙走向与加载方向垂直时的抗压强度是裂隙走向与加载方向平行时抗压强度的1.35倍;而弹性模量和泊松比正好相反,煤岩裂隙走向与加载方向平行时的弹性模量是裂隙走向与加载方向垂直时弹性模量的1.66倍,泊松比为1.15倍;在同等试验条件下,随着加载速率的增大,煤岩强度提高,但脆性增大,易呈脆性破坏。研究成果可为裂隙型煤岩的力学特性认识及在工程中的应用提供参考。   相似文献   

不同倾角组合煤岩体的强度与破坏机制研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

郭东明  左建平  张毅  杨仁树 《岩土力学》2011,32(5):1333-1339

对4种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究,获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制,并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明,单轴荷载条件下煤岩组合体的破坏强度随着组合倾角的增加而出现先微小减小,而后迅速减小;同种倾角条件下,煤岩组合体的破坏强度随着围压的升高而逐渐升高,并且煤岩组合体的倾角越小,破坏强度升高的速率越慢,而倾角越大,升高的速率越快,可见围压对于大倾角裂隙的抑制作用更明显。通过三轴试验获得了煤岩组合体整体结构的黏聚力和内摩擦角,其中组合体黏聚力随着倾角的增加而逐渐减小,但内摩擦角变化规律不明显。通过扩展有限元对试验结果进行了模拟验证,发现随着倾角由0°增加到60°,外力功、屈服应力和弹性应变能都在下降,当倾角超过45°～50°后,外力功和屈服应力将与弹性应变能出现背离,这是煤岩组合体的变形破坏机制由剪切变形机制逐渐转化为界面滑移破坏机制重要标志。  相似文献   

煤岩破坏声发射强度长程相关性和多重分形分布研究     

许福乐  王恩元  宋大钊  宋晓艳  魏明尧 《岩土力学》2011,32(7):2111-2116

通过单轴加载煤岩破坏全过程声发射试验,运用多重分形消除趋势波动分析法（MF-DFA）,分析了声发射强度序列的长程相关性及多重分形特征,在此基础上研究了不同应力水平下声发射强度序列长程相关指数H的变化趋势。结果表明：声发射强度时间序列内部波动不是完全随机的现象,而是由内在自相似机制决定的长程相关过程,其波动是一个有序的多重分形分布;H的变化与煤岩体的变形破坏过程能够较好的对应,声发射强度H值的“最大-减小”模式可以作为煤岩体失稳事件的前兆,这为利用声发射进行煤岩体稳定性现场监测预报提供了新的理论依据及方法  相似文献   

淮北市临涣矿区10煤层煤质特征及开采安全隐患分析     

刘中学 《西部资源》2022,(1):135-136,139

淮北市临涣矿区位于安徽省北部,10煤层属于目前开采最深煤层,煤质优良,开采价值大,安全隐患高,本文探讨了10煤层煤岩特征、主要性质,安全隐患主要为瓦斯含量高及含水层突水隐患,希望能够为广大同行在工程中提供一定的借鉴作用.  相似文献   

组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价     

肖晓春  樊玉峰  吴迪  丁鑫  王磊  赵宝友 《岩土力学》2019,40(11):4203-4212

为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提出一种利用煤岩结构力学特性判定冲击危险的方法。结果表明：随组合煤岩顶板岩石高度增加,试样整体强度和弹性模量增加,峰后应变软化过程缩短;岩石高度的增加,岩石与煤的弹性模量差值的减小均会导致冲击危险增加;通过对组合煤岩中岩石和煤的高度及其力学性质分析,提出了组合煤岩冲击倾向性判定指数,利用冲击倾向性判定指数对组合煤岩冲击危险进行评价,其准确度和实用性优于传统模糊判定的“四指标”方法,为深入开展煤岩组合结构冲击倾向评价提供了试验和理论支持。  相似文献   

非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟   总被引：11，自引：2，他引：9  

张春会  于永江  赵全胜 《岩土力学》2009,30(9):2837-2842

利用Weibull分布模拟煤岩弹性模量和强度的非均匀性,结合煤岩弹塑性变形理论和瓦斯渗流理论,建立了非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型,给出了该数学模型的有限元离散方程,开发了相应的数值计算程序Coupling Analysis。利用建立的模型模拟了辽宁某瓦斯抽放试井瓦斯抽放过程,结果表明,在瓦斯抽放过程中,有效应力变化诱发煤岩局部进入塑性状态,塑性区透气系数增加了约4.9倍,而弹性受压区的透气系数最大减小至22 %,计算实例的瓦斯压、煤岩有效应力和煤岩变形都呈现非对称性,但服从理论规律,表明采用Weibull分布能很好地模拟煤岩力学参数的非均匀性。  相似文献   

柴北缘大煤沟矿区侏罗纪煤系层序地层及其煤岩变化特征     

鲁静  邵龙义  鞠奇  刘天绩  文怀军  李永红  张发德  高迪 《煤田地质与勘探》2009,37(4):9-14

为揭示陆相盆地成煤沼泽内基准面变化与煤岩组分的关系,应用层序地层学理论和方法,对柴北缘大煤沟矿区侏罗纪煤系层序格架下的煤岩变化规律进行了研究。研究区共识别出区域不整合面、河流下切谷、区域构造应力转换面和地层颜色突变面等9个层序界面;将侏罗纪煤系划分为3个二级层序、8个三级层序。研究区主要煤层(F煤)形成于三级层序SⅢ6湖侵体系域中晚期的废弃辫状河冲积平原之高位沼泽环境,煤岩显微组分以高惰质组(平均57.7%)和低镜质组(平均32.0%)为特征。根据垂向上煤岩显微组分的变化特征,将F煤划分为1个四级层序和5个五级层序。垂向上F煤镜质组含量总体向上呈增加趋势,反映了泥炭沼泽内三级层序SⅢ6湖侵体系域基准面上升速率逐渐加快的动力学背景。   相似文献   

基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征     

宫伟力  安里千  赵海燕  毛灵涛 《岩土力学》2010,31(2):371-376

基于煤岩孔隙系统多尺度结构特征对深入认识多尺度流体运移机制的重要性,提出了基于图像描述的煤岩CT图像孔隙结构的多尺度精细描述方法。采用了图像的多策略分割技术提取目标,利用Freeman链码对目标的边界进行表达,研究了由形态学、统计矩、链码、计盒维数构造目标之间的关系、目标占有区域与边界的图像描绘子、以及分形描绘子;综合运用上述方法对煤岩CT图像中的大尺度宏观裂纹目标、小尺度细观裂隙目标进行了识别。结果表明,宏观裂纹可由灰度阈值法实现目标提取;小尺度细观裂隙需采用较复杂的分割策略,如基于索贝尔梯度算子的分水岭变换;进一步应用链码表达、图像描绘子和分形描绘子,实现了煤岩孔隙结构在欧氏空间与分形空间的多尺度精确描述。  相似文献   

沁水盆地煤岩高温高压实验变形特征   总被引：1，自引：0，他引：1  

杨光  刘俊来  马瑞 《吉林大学学报(地球科学版)》2006,36(3):346-350

对沁水盆地不同地区选取的5组煤岩样品进行高温高压变形实验,结果证实,在相同的实验条件下,(1)采自不同地区的煤岩强度在较低温压条件下表现出一致性,在较高温压条件下显现出差异性;(2)高煤级煤No.3煤样在某一温压条件下（100℃、100MPa）,应力应变强度都是最低的,为煤岩组分影响的结果。在不同的实验条件下, 煤岩在高温高压条件下（温压大于200℃、200MPa）,随着温度与围压增高,应力应变强度在降低,但这主要是温度影响的结果。在温压为100℃、100MPa和500℃、500MPa时,煤岩应力应变强度均很低,但却存在着本质的差别:前者产生的应力应变强度只有部分真实地代表了煤岩的强度（应变量ε<3％）,而持续的应力应变强度（应变量ε>3％）则是围压作用的结果;后者煤岩低应力应变强度显示出明显的韧性状态, 主要表现在温度对煤岩产生的影响。  相似文献