煤层顶板岩体单轴压缩下强度特征及破坏规律研究

鱼鸿杰; 尚宏波; 薛建坤; 孙钧青

doi:10.13301/j.cnki.ct.2026.09.035

煤炭技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (9) : 193 -202. DOI: 10.13301/j.cnki.ct.2026.09.035

煤层顶板岩体单轴压缩下强度特征及破坏规律研究

鱼鸿杰, 尚宏波, 薛建坤, 孙钧青

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摘要

为探究煤层顶板不同岩性岩石在单轴压缩条件下的力学响应及破坏规律，以黄河流域中段某典型矿区为研究区，开展了煤层顶板粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩及砂质泥岩5种不同岩性试样的单轴压缩试验，并结合声发射（AE）监测技术，分析了煤层顶板不同岩性试样在加载过程中的强度演变特征及破坏规律。结果表明：不同试样的峰值强度和弹性模量具有相同的变化趋势，同一岩性试样的强度随埋深增大而增强；试样破坏模式由中、粗砂岩的脆性轴向劈裂，向粉、细砂岩的劈裂-剪切复合破坏，再到砂质泥岩的延性剪切破坏过渡；声发射振铃计数与应力应变阶段对应性良好，脆性岩性试样表现为高计数、快速累积，延性试样岩性则表现为低计数、阶梯式增长；声发射b值演化显示，脆性岩性峰前b值快速骤降，预示突发失稳；延性岩性b值降幅缓和，波动频繁，反映渐进破坏过程；声发射RA-AF分析表明，单轴压缩过程中，张拉破坏占比从中砂岩的84.59%降至砂质泥岩的58%以下，剪切破坏占比随岩石的延性增大而升高。研究结果可为类似矿区煤层顶板岩体的损伤破坏机制及动力灾害研究提供试验依据。