不同温度养护后胶结充填体三轴卸围压力学特性试验研究EI北大核心CSCD

为研究胶结充填体在煤矿深部的高地温环境下发生卸荷的力学特性,采用RTX–4000型岩石动态三轴仪,对不同温度(20℃,35℃和50℃)养护后的胶结充填体进行不同初始卸荷围压下的常规三轴卸围压试验,得到胶结充填体三轴卸荷全过程的偏应力–应变曲线,分析其变形、破坏特征及强度准则。研究结果表明:50℃养护后的胶结充填体内部产生的有害热应力易使胶结充填体卸荷的应力–应变曲线在峰后阶段出现微破裂现象,进而使得变形模量在随围压卸载的过程中也出现突降和逆向增长。胶结充填体卸荷破坏形式主要为局部张拉裂纹、剪切裂纹以及由热损伤和力学损伤共同造成的错位裂纹。Mogi-Coulomb强度准则能更好地表征胶结充填体在增轴压卸围压条件下的卸荷破坏强度特征;随养护温度的升高,胶结充填体的黏聚力先减小后增大,内摩擦角先增大后减小,黏聚力的变化同卸荷峰值强度的变化规律一致,黏聚力越大,卸荷峰值强度越高,表明黏聚力为影响胶结充填体卸荷峰值强度的主要因素。     

煤与页岩中瓦斯解吸特性对比实验研究

为了分析煤与页岩中瓦斯解吸特性,以四川盆地龙马溪组黑色页岩和重庆南桐煤矿无烟煤为研究对象,利用瓦斯吸附/解吸装置,开展了不同温度条件下的瓦斯解吸实验,研究结果表明:瓦斯初始解吸速率极快,随着时间的增加,解吸速率逐渐减小,解吸量最终达到最大值;随着温度的增加,瓦斯最终解吸量增大,煤的解吸量增幅明显大于页岩;同等条件下煤在瓦斯解吸量和解吸时间上大于页岩,但页岩的瓦斯解吸速率大于煤。基于渗透模型,通过引入曲率的概念,将瓦斯解吸过程划分为急速解吸、快速解吸、缓慢解吸、极缓解吸4个阶段。     

饱和含水条件下煤矿膨胀岩钻孔缩径弹塑性分析

通过建立煤矿膨胀岩钻孔受力平衡方程,考虑膨胀和软化特性,进行弹塑性力学分析,确定了饱和含水条件下煤矿膨胀岩钻孔围岩的塑性区半径和径向位移。以重庆某矿8#煤层底板岩巷为研究背景进行实例计算,分别研究了饱和含水条件下地应力场和孔内水压力对钻孔缩径变形的影响规律。结果表明:随着钻孔围岩地应力p的增大,塑性区半径和孔壁径向位移均在不断增加,都呈明显的非线性关系,水的存在加剧了地应力对煤矿膨胀岩钻孔缩径变形的影响;随孔内水压的增加,钻孔围岩塑性区半径和孔壁径向位移呈减小的趋势,适当提高孔内水压可以有效地控制钻孔缩径。     

湿度应力场作用下煤矿穿膨胀岩钻孔缩径规律研究

针对煤矿穿膨胀岩钻孔遇水缩径问题,本文基于湿度应力场理论,借助有限元分析程序,通过引入湿度修正系数ψ(w),推导出了综合考虑围岩遇水软化和膨胀特性的钻孔孔壁位移修正解析解。并结合数值模拟软件ANSYS和相似模型实验,研究和分析了湿度场和地应力场对钻孔缩径变形的影响。结果表明,随着钻孔围岩含水率的增加,钻孔孔壁位移呈非线性递增,钻孔孔壁呈两端粗中间细的"哑铃形",钻孔中部为孔壁最大径向位移处;含水率变化引起的岩性软化对钻孔缩径影响显著;随着地应力的增大,钻孔孔壁位移呈线性增加,增幅较小;湿度场和地应力场对煤矿穿膨胀岩钻孔缩径都产生不可忽视的影响,就影响程度来看,湿度场影响最大,地应力场次之。     

煤矿膨胀性泥岩钻孔缩径主控因素敏感性研究

为分析各种因素对煤矿膨胀性泥岩钻孔缩径的影响程度,选取含水率、地应力和不同围岩力学参数,利用数值软件ANSYS对各因素对膨胀性泥岩钻孔缩径影响进行了敏感性分析。引入敏感度因子来评价各因素独立作用对钻孔缩径影响的敏感程度,用正交试验法分析各因素在相互关联的基础上对钻孔缩径影响的敏感程度。试验结果表明,含水率是影响膨胀性泥岩钻孔缩径最敏感也是最重要的参数;线性膨胀系数和泊松比对钻孔缩径影响比较显著,但比含水率的影响作用差;弹性模量的影响相对较小;而地应力的影响最不显著。