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层理角度影响煤的冲击倾向性获验证

2018-06-13

  煤岩冲击倾向性是评价煤矿冲击地压发生危险的重要依据。虽然之前的学者对于煤层理对冲击倾向性的影响规律研究较少,但大量的研究却表明,煤的弹性模量、强度等均有层理相关,因此可以推测,冲击倾向性也应深受层理的影响。


  为了验证这种推断,中国矿业大学(北京)郝宪杰等科研人员根据忻州窑矿14号煤大量室内试验数据,通过分析不同层理角度下(0°、45°、90°)煤样冲击倾向性指标值的变化,来探讨层理对煤冲击倾向性的影响及内在机理。


  冲击倾向性,是煤岩体是否能够发生冲击地压的自然属性,可以通过试验室测试进行鉴定。冲击倾向性的指标包括冲击能指标、动态破坏时间以及单轴抗压强度。研究人员分析了层理对这三个指标的影响。


  研究发现,采用冲击能指标判定时,层理角度0°时为强冲击倾向煤样,45°时部分煤样属于弱冲击倾向煤,90°时全部属于弱冲击倾向性煤;采用动态破坏时间判断的冲击倾向性结果严重偏弱,原因在于该类硬煤峰后出现了不同程度的台阶式跌落。


  煤样冲击倾向性的层理效应,根本原因是由于层理会对煤样的破坏模式存在剧烈的影响。层理角度为0°表现为岩块破坏,峰值强度和应变均很大,积蓄应变能更多,且峰后脆性明显,冲击倾向性很大,而当层理角度为45°时,煤样几乎沿着层理方向破坏,冲击倾向性较小。当层理角度为90°时,易发生压致张裂渐进破坏,强度略高于45°,但动态破坏时间相对较长,因此层理为90°时其冲击倾向性最小。


  研究人员最后指出,本研究仅是初步探讨了层理对冲击倾向性的影响,对于含层理煤样冲击倾向性的测试方法仍有待于各位学者进行进一步的探索。


  这项研究得到了北京市自然科学基金、辽宁工程技术大学辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心开放基金、中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金、、中国科协青年人才托举工程资助项目的资金支持。


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  责任编辑:宫在芹
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