煤系砂岩受载破裂全程多尺度多参数测试及表征

摘要

淮南矿区已进入A组煤开采的关键时期，随着开采深度的增加，面临的岩石力学问题愈加复杂，煤系砂岩作为采场围岩的重要组成部分，对其力学性质、地质地球物理性质的研究至关重要.从细观、试件以及岩层实测角度出发，获得煤系砂岩的裂隙演化特征、应变和电极电流响应特征，全面认识煤系砂岩的受载破坏裂隙、参数响应特征及阈值.结果表明：细观尺度上，当荷载达到70.2%最大应力(σ_max)时，各细观参数开始有较快增长.试件尺度上，对于不同含水率的砂岩试件，临破裂时分布式光纤应变值分别为613×10^-6,787×10^-6,933×10^-6和1 522×10^-6,裂隙水作用下砂岩试件强度降低，且含水率和应变增长率之间呈二次函数关系；电极电流整体变化趋势经历了平稳、缓慢上升、轻微下降和骤降4个阶段，不同含水率砂岩试件的破裂电流时间比（t₁/t₂）值依次为95.4%,85.7%,73.2%和60.5%.岩层实测方面，获得了回采全程砂岩层位分布式光纤应变和电极电流响应特征，并与室内试验的多参数响应特征一致.测试结果可为深入研究A组煤系砂岩力学性质和地质地球物理性质、裂隙产生机制，以及现场探测实践和灾害预警提供支撑.

关键词

煤系砂岩 / 多尺度研究 / 多场多参数 / 分布式光纤 / 并行电法