水分对阳泉3~#煤力学性质影响研究

为了获得水分对煤体力学性质的影响规律,为煤层注水防治冲击地压和煤与瓦斯突出的机理研究和注水参数的确定提供依据,模拟了水分对煤体弹性模量和抗压强度的影响。首先采用数值模拟的方法,模拟了注水后不同水分条件下煤体弹性模量的变化情况;实验模拟了不同水分、不同围压条件下煤体抗压强度的变化情况。结果表明,煤层注水后,在注水孔周围弹性模量有一定的降低,从740 MPa降到540 MPa,使弹性模量降低到原始煤体的60%左右,随着水分的增加,煤体抗压强度不断减小,煤体抗压强度和水分对应关系式为R=5.053 8e-0.169 7W,确定了煤层注水的合理水分为6%～8%。     

瓦斯对突出煤力学特性影响试验研究

以具有突出倾向的原煤粉制备的型煤试件为研究对象,对其含瓦斯后煤样加、卸载过程中的力学性质和瓦斯对煤样力学性质的影响进行了试验研究.结果表明:含瓦斯煤加、卸栽过程中产生的残余变形量较大,加载过程变形模量明显要小于卸栽过程,加卸栽曲线形状具有较强的关联性,不同含瓦斯煤样的卸载阶段变形模量变化较大；瓦斯对煤样力学性质的影响主...     

大红山铜矿岩石物理力学性质试验研究

对大红山铜矿435中段矿岩的单轴抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、泊松比、弹性模量、内摩擦角以及内聚力进行了室内试验研究。试验得出一系列岩石物理力学参数,为矿山下一步生产实践做好了准备。     

水对煤的力学性质影响试验研究

对煤浸水后的力学性质进行了试验研究，并与原煤样的力学性质进行了对比，试验表明，煤浸水后，其强度降低，变形量增加。最后建议，在选取留设的防隔水煤柱参数时，应充分考虑这一因素，使设计安全可靠。     

含盐冻结粉质砂土力学性质的试验研究

在-6 ℃的温度下对含盐量为0.5%的冻结粉质砂土在0.3~18 MPa的围压范围内进行了三轴压缩试验,试验结果表明,低围压下围压对应力-应变曲线影响明显,随围压的增大,这种影响逐渐减弱;强度随围压的变化规律可分为3个阶段,分别为强度快速增长阶段、强度缓慢增长阶段、强度降低阶段;初始切线模量E0和0.5倍强度处割线模量E0.5随围压的变化规律均可分为3个阶段,第1和第2阶段均随围压增大而增大,且第2阶段变化率均较第1阶段大,第3阶段随围压增大而减小,但E0.5在整个围压范围内随围压的变化率均较初始模量小,在工程计算中若采用E0.5作为变形指标可在较大围压范围内取常数,而E0必须考虑围压的影响。     

含瓦斯煤的基本力学性质试验研究

含瓦斯煤岩的破坏行为研究,是力学和矿业工程领域的研究热点。文中研究表明:煤体内含有大量的宏观层理和节理,其位置对试样的抗拉强度有影响,因此取自同一地点的煤试样的抗拉强度存在很大差异;胡克定律一直适用。煤变形由煤受力产生的形状和体积的变化以及煤内部裂隙在压应力作用下逐渐闭合所引起的变形组成。煤体受载变形后常保留残余变形值,含瓦斯煤强度越小,其残余变形值越大。通过角模压剪试验可以测定含瓦斯煤体的粘聚力约2.5MPa,内摩擦角约32°。     

高突出倾向性煤的力学性质试验及研究

为了研究高突出倾向性煤的性质,通过YAW-3000全自动压力试验机和YAD-2000型微机控制电液伺服岩石压力试验机分别对高突出倾向性煤样进行了巴西劈裂试验、单轴抗压试验和角模压剪试验,得到了高突出倾向性煤的有关力学性质和参数。     

裂隙性质对岩石压缩力学特性影响的扩展有限元研究

为探讨裂隙面变形参数对非贯通裂隙岩体压缩特性的影响，基于ABAQUS中的应变软化模型描述岩石力学行为，采用扩展有限元法(XFEM)计算裂纹扩展路径，重点研究了裂隙几何参数(长度、倾角、中心距、排距、数量)、强度参数(裂隙面摩擦因数)、变形参数(裂隙面法向刚度及切向刚度)以及围压对裂纹扩展路径和岩石压缩力学特性的影响。研究结果表明，裂隙岩体单轴抗压强度和弹性模量随裂隙长度和数量的增加而不断降低；随着裂隙中心距和排距的增大，裂纹面间相互作用减小，裂隙岩体抗压强度和弹性模量均有不同程度的提高；随着围压、裂隙面摩擦因数、裂隙面法向刚度及切向刚度的增大，裂隙岩体抗压强度和弹性模量均随之提高；随着裂隙倾角由0°增加至75°,试样的抗压强度先减小后增大，并在倾角为45°时最小，呈开口向上的抛物线规律变化；裂隙长度、数量、倾角、中心距、排距以及围压对裂纹扩展路径影响较大。     

纵向裂隙对砂岩力学特性影响试验研究

将西部矿区高水平应力岩层巷道顶板受力特征简化为含纵向裂隙的岩石单轴压缩问题,选取砂岩材料为试验对象,并对其强度、变形及破坏形态进行试验研究。试验结果表明:纵向裂隙砂岩随着裂隙长度的增大,峰值强度和峰值应变先逐渐减小后又有所增大,裂隙长度为42 mm时达到最小值;砂岩试样沿预制裂隙尖端发生纵向劈裂,但非均质性对主要次生裂纹的数目和扩展路径具有很大的影响。与无充填相比,石膏充填对裂隙砂岩强度的提升并不明显,而高强水泥具有较好的加固效果,与无充填相比峰值强度平均值增大22.27%。研究成果对西部矿区的岩石力学和围岩稳定性控制理论的发展具有积极意义。     

型煤试件饱水后的力学特性分析

本文通过试验手段,研究型煤试件饱水前后的力学特性变化,主要的观测参数为最大轴向力,分析重点是特性曲线的变化趋势。分析可得,型煤试件饱水后,对比泡水前最大轴向力变小,同时没有轴向力到达峰值后减小的趋势。     

煤填充高分子复合材料力学性能研究

对超细煤粉与聚丙烯复合材料的力学性能进行了研究。结果表明，烟煤和无烟煤经过脱除部分挥发分的预处理后，都可用于与塑料共混制备复合材料；偶联剂改性有利于煤粉在复合材料中的分散，但对力学性能基本不起改善作用，而对在粉碎过程中被氧化的煤与聚丙烯复合材料有增强作用；傅-克烷基化改性在煤表面接枝了烷基，使平均粒径小于10μm的煤与聚丙烯复合材料拉伸强度普遍提高，且在较高含煤量情况下维持良好的力学性能。     

高应变率下煤力学特性试验研究

利用Φ50 mm分离式霍普金森(Hopkinson)压杆(SHPB)试验系统,对煤进行单轴冲击压缩试验,明确煤的力学特性随应变率的变化规律。试验气压等级设计为0.30,0.35,0.40,0.45,0.50,0.55 MPa,为试样提供相应的6组不同应变率。试验结果表明:高应变率下煤应力-应变曲线大致分为压密阶段、弹性变形阶段、微裂纹演化阶段、裂纹非稳定扩展阶段以及卸载阶段;应变率升高缩短压密阶段,延长弹性变形阶段;随着应变率的升高,煤动态弹性模量与峰值应力近似呈对数形式增加,而峰值应变近似呈对数形式降低;煤试样的破坏程度随应变率的升高而增加,应变率由68.666 s-1增加到79.751 s-1,煤破坏程度对应变率的敏感性最为显著。研究结果可为采矿工程割煤参数的确定提供依据。     

晶体类型对含瓦斯水合物煤体力学性质的影响

含瓦斯水合物煤体的力学性质研究,是利用水合原理防治煤与瓦斯突出的基础。以型煤试件为研究对象,利用自主研制融合瓦斯水合固化反应和三轴压缩荷载作用于一体试验装置,合成了含不同晶体类型瓦斯水合物煤体。对含不同晶体类型瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤体进行了三轴压缩试验,获得了2种围压下含瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤的应力-应变关系、强度等特性。基于莫尔-库伦强度准则进行拟合,得到含水合物煤体和含瓦斯煤体的黏聚力和内摩擦角。研究结果表明,煤体含水合物能够提高刚度和黏聚力,含II型瓦斯水合物煤体抵抗破坏能力更强,煤体含水合物的类型对煤体力学性质有不同的影响。     

矸石膏体充填料浆力学性能实验研究

该文在分析岱庄煤矿矸石膏体充填原料选择来源的基础上,根据岱庄煤矿3上煤层条带煤柱回收对膏体充填材料的要求具体选择材料性能参数,并通过对矸石膏体充填料浆流动性能、可泵送时间、静置泌水率、单轴抗压强度等力学性能的实验研究,探索在岱庄煤矿充填原料条件下的材料配比,实现条带煤柱的安全回收。     

甘庄矿煤岩物理力学性质测试研究

为了使甘庄煤矿煤层巷道支护设计有科学准确的基础数据,采用了井下煤及顶底板岩层取样,实验室加工煤岩标准试件,进行全面的煤岩物理力学参数测试,为本矿相关设计计算提供了坚实的基础。     

瓦斯放散过程中煤样力学特性演化试验研究

以处于固定应力环境中的含不同压力瓦斯的煤样瓦斯放散过程为研究对象,以瓦斯逐渐放散过程中煤样的轴向应变、横向应变为研究参数,系统地研究了瓦斯逐渐放散过程中煤样的变形特性与规律。结果表明:在一定外力环境下,煤样逐渐放散瓦斯后其轴向应变、横向应变变化均表现为一个明显的非线性过程;轴向应变变化规律呈三段式,存在一个瓦斯放散速度点使煤样轴向应变开始以较大速率增加,瓦斯放散速度与产生的轴向应变可用改进的乘幂关系表征;横向应变变化规律呈明显的非线性;试验结束时,随着瓦斯压力的增加煤样产生的总横向应变也呈明显的非线性;瓦斯压力大小对于瓦斯放散过程中煤样产生的轴向应变、横向应变均有明显影响,主要表现为开始出现应变处对瓦斯放散速度的敏感性、产生变形总量和产生变形过程与瓦斯放散速度的关联性等方面。     

准静态应变率下的煤岩非线性力学特性

为研究开挖扰动下煤岩的非线性力学特征，利用MTS815伺服刚性试验机对芙蓉白皎煤矿煤岩进行10-5~10-2 s-1准静态应变率下的单轴压缩试验，分析准静态应变率下煤岩的应力-应变曲线、抗压强度、弹性模量、泊松比等力学特性的变化规律，基于煤岩显著的非线性力学特征，修正并验证黏弹性损伤本构模型的合理性。研究表明:① 煤岩单轴压缩荷载作用下具有明显的压密、线弹性、塑性屈服、峰后破坏4个阶段;煤岩力学特性应变率相关性突出，随着应变率的增加，压密阶段缩短，线弹性阶段增长，屈服阶段应力强化特征及峰后破坏阶段应力软化特征趋于明显;② 由于原生裂隙的闭合和扩展，煤岩受载作用下，各阶段均呈现显著的非线性力学特征，随着应变率的增加，压密阶段和线弹性阶段表现出的明显非线性特征呈减弱趋势;③ 准静态应变率10-5~10-2 s-1范围内，抗压强度随应变率增加由8.83 MPa增加至12.57 MPa，增长率42.35%;弹性模量随应变率增加总体呈现先增加后减小的变化趋势，在10-5~10-4 s-1应变率区间，弹性模量由1 644 MPa增加至1 825 MPa，随后在10-4~10-2 s-1应变率区间内减小，变化趋势发生明显转折;泊松比在准静态应变率下随应变率增加而呈现逐渐减小的变化趋势，从1.53下降到0.71，减小53.59%;整个准静态应变率范畴下，煤岩的力学特征参数(抗压强度、弹性模量、泊松比)均表现出显著的非线性变化趋势，均在临界应变率10-3 s-1附近发生转折。④ 利用一个损伤体和一个Maxwell模型并联方式，综合考虑准静态应变率下煤岩的非线性变化特征后，引入材料常数a对胡克定律进行修正，推导得出准静态应变率下煤岩的非线性损伤演化本构方程，并结合煤岩单轴压缩试验对其合理性进行验证。     

回采巷道顶板大深度切缝后煤柱应力分布特征

以晋城煤业集团赵庄煤矿3305综采工作面工程地质条件和开采技术条件为背景,应用相似材料模拟和数值模拟方法,深入研究了回采巷道顶板切缝后不同切缝深度与回采巷道煤柱应力相关关系及应力分布特征。研究表明,与不切缝相比,回采巷道顶板切缝后,随切缝深度增加,垮落高度增加,以切缝高度处为垮落角顶点,顶板垮落角减小,垮落后矸石能够充满采空区并且支撑基本顶,减弱工作面采动应力传递,使煤柱应力降低。煤柱垂直应力峰值、垂直应力峰值位置距回采巷道煤壁距离和距工作面后方的距离与切缝深度成对数关系,煤柱垂直平均应力与切缝深度成非线性反比关系。