科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
随着充填开采在煤矿开采中的广泛应用，对于煤与充填体组合受巷道覆岩破坏控制理论难以满足工程技术实践发展的现状，导致煤体应力集中、片帮破坏、巷道煤体动力突出等灾害变得更加严重，探究其组合结构本身劣化过程及破坏特征，是解决这类灾害难题的前提。基于充填体能够有效控制煤体及巷道稳定性的实践经验，本文采用现场测试和实验室测试的方法，研究煤体与夹矸界面处的微观结构特征以及充填体厚度对组合试样的影响。研究结果表明，随着充填体厚度的增加，组合试样的抗压强度逐渐降低。当充填体厚度为15 mm时，组合试样整体抗压强度降低至5.74 MPa，相比标准煤样降幅达到77.2%。此降幅主要由于充填体分割煤样，导致组合试样的等效弹性模量降低、整体性弱化和承载能力下降。煤岩组合试样的破坏形式和力学特性也受充填体位置的影响。在单轴压缩过程中，煤与充填体组合试样经历四个阶段：一是在组合试样开始受压时，应变集中在煤样边缘和充填体接触界面处；二是随着承载能力增加，应变集中位置转移至煤样与充填体界面处；三是在加载到峰值前组合试样下部煤样应变集中程度增加并出现裂隙扩展；四是加载达到极限强度后组合试样发生破坏。此外，充填体位置对组合试样的破坏模式和裂纹扩展也有显著影响。充填体厚度为6 mm时，裂纹主要集中在充填体上部和下部。充填体厚度为10 mm时，充填体下部的破坏更加明显。而充填体厚度为15 mm时，裂纹主要发生在组合试样中部。研究成果可为我国地下工程煤岩体变形失稳控制等方面提供一定的理论参考，对推进充填承载控制理论及其工程设计理论的发展具有重要意义。
-
单位煤炭科学技术研究院有限公司
