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摘要
煤岩具有典型的层理构造，导致煤岩具有显著的各向异性特征。采集贵州大河边向斜区内汪家寨煤矿井下工作面11号原煤，制备了与层理面呈不同夹角(0°/30°/45°/60°/90°)的煤岩试样，系统开展了超声波速测试、单轴和三轴压缩试验研究，从各个角度研究煤岩各向异性特征。结果表明：超声波速显示煤岩的各向异性明显，说明与层理不同夹角方向煤岩内部密实程度不同；单轴压缩试验下，抗压强度和弹性模量均表现出高度的角度效应，0°和90°试样最高、45°最低，整体呈近似“U”形分布；三轴压缩试验下，强度和变形也具有显著的角度效应，0°和90°试样的峰值强度和峰值应变均较大，且均为穿层理剪切破坏，中间角度的强度和变形能力相对较弱，以顺层理或与层理呈小夹角剪切破坏为主；黏聚力和内摩擦角随层理交角大体呈两边高、中间低的变化趋势，其本质上反应的是基质与层理的抗剪性能差异；可以用横观各向同性模型表征煤岩的各向异性特征，并获得了5个独立参数。该研究揭示了汪家寨煤岩的各向异性的变形与强度特征，可为同类煤储层井壁稳定性评价、压裂设计及缝网扩展分析等提供重要理论依据及技术指导。
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单位煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室; 重庆大学
