摘要

利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区的生态环境和经济发展起着重要作用,但在不同含水率影响下煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。本文以关闭的大台矿井–710m开采水平 3#煤层煤样为研究对象,研究了不同含水率煤样巴西劈裂强度弱化程度、劈裂破坏特征以及声发射演化规律;借助CT扫描浸水前后煤样孔隙特征探究了内在影响机制。研究结果表明:干燥煤样的主要裂纹沿劈裂面存在,而饱和样品的裂纹偏离劈裂面,形成了许多不规则的剪切裂纹。随着含水率的增加,劈裂面平整度降低,从干燥到饱和劈裂面裂隙分形维数从1.066升高至1.298;煤样的抗拉强度随含水率增加呈线性减小,但峰值应变则呈先增大后减小的抛物线变化;煤样声发射累计计数随着含水率增加而逐渐减小,破坏阶段低含水率(1%以下)煤样产生张拉为主的拉剪复合裂隙且尺度较大,高含水率(1%以上)煤样产生小尺度张拉裂隙。煤样浸水后原生裂隙扩张,孔隙率提高了2.55%,煤样孔隙率的升高加速煤样损伤发育,进而导致在劈裂过程中更容易形成贯通裂隙;水的存在弱化了原生裂隙胶结强度,使得劈裂裂隙沿强度较小的节理裂隙面扩张,初始劈裂面粗糙度增加。新增裂隙的减小也同样使得声发射强度降低。