黃陵二號(hào)礦2＃煤層煤樣低溫?fù)p傷特性研究.pdf

1、相關(guān)研究表明長期處于低溫狀態(tài)下的工程巖體的力學(xué)性質(zhì)與其常溫下力學(xué)性質(zhì)相差較大，低溫導(dǎo)致巖石力學(xué)特性變化可造成重大的安全問題。同時(shí)，煤礦中人為凍裂巖石使其出現(xiàn)裂隙來增大瓦斯?jié)B透性，保障煤礦安全生產(chǎn)，因此研究巖石低溫下的力學(xué)特性具有重要意義。
　　本文以黃陵2號(hào)礦2＃煤層煤樣作為研究對(duì)象，進(jìn)行不同溫度（-60℃、-40℃、-20℃、0℃、20℃）下的單軸壓縮與巴西劈裂法（抗拉強(qiáng)度）實(shí)驗(yàn)，以煤樣的損傷為主線，重點(diǎn)考慮溫度場(chǎng)對(duì)煤樣損傷的影

2、響，建立了熱固耦合條件下煤樣損傷的力學(xué)模型，運(yùn)用有限元軟件ANSYS針對(duì)不同溫度場(chǎng)的情況下煤巖的損傷性質(zhì)等問題，開展了相關(guān)數(shù)值模擬研究，主要結(jié)論有：
　　（1）低溫下煤巖的平均收縮率為0.02mm/℃；樣品的抗壓強(qiáng)度在-40℃出現(xiàn)分段趨勢(shì)，在20℃~-40℃變化中是抗壓強(qiáng)度明顯增大，-40℃以后是抗壓強(qiáng)度緩慢增長；低溫作用導(dǎo)致煤巖抗壓實(shí)驗(yàn)下的彈塑性階段中彈性階段的時(shí)間變長。同時(shí)，煤巖低溫下受力后出現(xiàn)了與常溫下大致相同的破壞規(guī)律，即

3、：內(nèi)部裂隙衍生發(fā)展，最終劈裂破壞。
　?。?）煤巖樣在巴西劈裂法實(shí)驗(yàn)過程中破裂時(shí)出現(xiàn)了沿直徑方向的裂縫，溫度越低，煤巖樣破碎的裂縫越小越模糊，反之相反；煤巖樣的抗拉強(qiáng)度是隨著溫度的降低而逐漸降低的，且根據(jù)抗拉強(qiáng)度與溫度趨勢(shì)曲線可得抗拉強(qiáng)度雖在-40℃小幅上升，但-60℃以后基本趨于平穩(wěn)；煤巖樣品的高度對(duì)于抗拉強(qiáng)度的影響明顯。同時(shí)，煤的抗拉強(qiáng)度具有方向性，這對(duì)于說明在樣品的抗拉強(qiáng)度值受煤樣結(jié)構(gòu)控制，各向異性明顯，導(dǎo)致煤的抗拉強(qiáng)度離散