单向双面临空下不同煤阶煤的破坏特征与能量演化规律研究

摘要

深部高应力环境中，区段煤柱处于高静载及顶板破断引起的动载扰动状态，使得冲击地压等动力灾害频发，为了对煤柱区域冲击地压灾害进行预测及防治，采用不同煤阶煤进行单向双面临空真三轴试验，探究了不同煤阶煤样的强度特性、破坏形式和声发射能量演化特征.研究结果表明：煤样强度随煤阶增大而增大，煤阶越高其脆性特征越显著，初始垂直应力增大时破坏趋于延性，煤样破裂变形的特征主要受其黏聚力和内摩擦角影响；双面临空状态下煤样受水平向应力扰动更易破坏，破坏形式趋于层理式；动载的应力频率与幅值分别通过主导煤体内部裂纹形态大小与破裂数量影响煤体的损伤变形，动载作用下煤体破坏由内部向临空面演变且以剪切破坏形式为主；不同煤阶煤样的输入能密度与耗散能密度能量演化规律大体一致，应力扰动频率可抵消抗剪强度指标对能量耗散的降低作用.研究成果揭示了赋存应力状态改变时不同煤阶单向双面临空型煤柱的破坏规律，对区段煤柱冲击地压的预测和防治具有借鉴意义.

关键词

不同煤阶 / 真三轴试验 / 单向双面临空 / 冲击破坏 / 声发射

基金资助

国家自然科学基金项目(52204193,U21A20110)