大粒径自然-饱水状态破碎矸石阶段变形特征研究

陆伟; 路瑶; 廖昌龙; 李青海; 李炜煜; 江宁; 牟文强; 王昌祥

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2024903

矿业科学学报 ›› 2024, Vol. 9 ›› Issue (06) : 953 -963. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2024903

大粒径自然-饱水状态破碎矸石阶段变形特征研究

陆伟, 路瑶, 廖昌龙, 李青海, 李炜煜, 江宁, 牟文强, 王昌祥

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摘要

通过大粒径矸石压缩试验，研究了自然状态与饱水状态破碎矸石加载-恒载阶段的变形特征与能耗规律。结果表明，加载阶段变形量占总变形量超过90%,荷载梯度对前期位移变形影响较大，水对蠕变阶段位移变形影响较大；约1/3的功用于摩擦能耗，约2/3用于破碎能耗；与自然状态相比，饱水状态下全阶段能耗降低，能耗的变化速率也降低。位移曲线呈现出明显的急剧变形、线性变形以及蠕变变形3阶段特征，根据位移曲线的一阶导、二阶导的特征，提出了急剧-线性-蠕变3阶段变形的判断依据，当破碎矸石变形超过15%时，承载效果较好。在饱水状态下破碎矸石表现出更均匀的内部力链分布，裂纹数目、裂纹增长速率和二次破碎率均显著高于自然状态。自然、饱水状态下破碎矸石顶部空隙率超过0.65,二次破碎率最高；底部空隙率小于0.45,二次破碎率最低；中部空隙率稳定在0.5左右，二次破碎流失量和顶部滑动滞留量可相互抵消。该研究结果可以为煤矿矸石充填稳定性监测及预测提供参考数据。