液氮作用下冻结态与融化态煤体力学特征及劣化机理研究

液氮可通过改变煤层内部结构从而影响煤体力学性能。为研究液氮作用下煤体劣化机理，以冻结态和融化态煤样为研究对象，采用扫描电镜观测煤体内部裂隙形态，通过开展巴西劈裂试验、单轴抗压试验测得其力学特征变化。研究结果表明：单次冻结50 min以上，煤体抗拉、单轴抗压强度增加，随着冻结时间增长，煤体强度、弹性模量呈先增后减趋势；冻融循环次数增加，煤体力学性能降低，初期(0～10循环)降幅较大，后趋于平缓；冻融循环造成的煤体损伤更严重，融化态煤样更易形成致密裂隙网格；为评价不同状态煤体冻融损伤，计算相对弹性模量E,拟合冻融次数和相对抗拉强度σ_s、相对抗压强度σ_u的关系，随着冻融次数增加，E、σ_s和σ_u均在冻融初期大幅下降，后趋于平缓，且融化态煤体后期降低幅度大于冻结态煤体。