循环水浸作用下煤体孔隙与损伤演化机制实验研究

摘要

煤柱坝体作为矿井采空区水库的主要承载结构，在多场耦合影响下的损伤失稳机制直接制约采空区水库的长期安全稳定运行。本文借助核磁共振（NMR）研究了“单侧”浸水条件下不同次数循环浸水下煤样T₂谱图、孔喉、孔隙率变化和核磁图像演化规律，分析了单侧循环浸水次数不断增加下煤样内部孔隙演化规律以及单轴压缩破坏形态特征，揭示了煤样水浸损伤破坏机制，结果表明，随循环浸水次数的增加，煤样孔隙数、孔喉占比、孔隙率均保持增长的态势，分别增长了67.18%、3.48%、3.49%。煤样单轴抗压强度与残余强度逐渐减小，煤样的平均峰值强度由15.74 MPa依次下降到11.76、9.65、8.41 MPa,循环浸水9次煤样相较于初始状态煤样的平均单轴抗压强度下降46.56%,平均残余强度从未循环浸水的5.55 MPa依次下降到3.08、2.44、0 MPa。煤样单侧循环浸水水分子由浸水侧逐渐向煤样内部渗流，最后扩展至整个煤样，进一步造成孔隙率增加。长期的循环浸水对煤样的软化作用十分显著。研究结果为采空区水库空间结构稳定性控制提供了科学依据。

关键词

循环水浸 / 采空区水库 / 煤柱坝体 / 孔隙演化 / 水浸弱化