尺寸效应对煤体冲击倾向性的影响研究

作者：孙如达; 张传玖; 李红平; 贾兵兵

来源：煤炭科学技术, 2022, S2: 170-179.

DOI：10.13199/j.cnki.cst.2022-1685

• 冲击倾向性
• 尺寸效应
• 煤体
• 裂纹
• 剩余弹性能指数

不同尺度煤体冲击倾向性研究对于厘清煤炭地下开采过程中冲击地压尺寸效应形成机制起着关键作用。为探明煤体冲击倾向性尺寸效应，对不同尺寸煤试件进行单轴压缩及变上限循环加卸载试验。试验结果表明：与标准(φ50 mm×100 mm)煤试件相比，小尺寸(φ25 mm×50 mm)煤试件的平均单轴抗压强度增加了8.02%，弹性模量增加了23.16%；大尺寸(φ75 mm×150 mm)煤试件的平均单轴抗压强度降低了11.03%，弹性模量降低了7.37%。随着煤试件尺寸的增加，声发射累积事件总数不断降低，临近破坏时煤试件表面位移场趋于无序变化。经CT扫描煤体试件内部微裂隙分形维数随其尺寸扩大不断增加，表明较大尺寸煤试件内部裂纹数量增多且空间分布更加复杂，这直接导致煤体呈现出尺寸效应特征。煤体试件尺寸从φ25 mm×50 mm增加至φ75 mm×150 mm，其剩余弹性能指数CEF由26.53 kJ/m3降低为21.36 kJ/m3，这表明尺寸效应将直接影响煤体的冲击倾向性，同种煤体的尺寸越大，其冲击倾向性越小。