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沖擊地壓是煤礦經(jīng)常發(fā)生的主要災(zāi)害之一。煤巖沖擊傾向性研究是沖擊地壓機(jī)理研究的重要組成部分，是沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及防范治理的基礎(chǔ)。世界上有關(guān)國(guó)家提出了各種鑒別沖擊傾向的指標(biāo)，其中具有代表性的有彈性能量指數(shù)、彈性變形指數(shù)、最大塑性變形速度、含水量指數(shù)、脆性系數(shù)、脆性破壞系數(shù)有效沖擊能指數(shù)、極限能比、極限剛度比、破壞速度指數(shù)、應(yīng)力應(yīng)變時(shí)間特性指數(shù)及波蘭巖石彈性能指數(shù)等[1]。我國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用試驗(yàn)測(cè)得的沖擊能量指數(shù)KE、彈性能量指數(shù)WET、動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT作為煤層沖擊傾向性的分類指標(biāo)[2]。
山東某礦主采煤層為3下煤，厚度3．70～8．35 m，平均厚7．14 m，開(kāi)采深度700 m。在回采巷道掘進(jìn)及工作面回采過(guò)程中出現(xiàn)了煤炮等沖擊地壓現(xiàn)象，但其強(qiáng)度和頻次尚未對(duì)生產(chǎn)有較大影響。隨著采深不斷增加，礦井開(kāi)采范圍的擴(kuò)大，發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)必然增大。為保證安全生產(chǎn)，對(duì)主采煤層進(jìn)行沖擊傾向性試驗(yàn)研究是很有必要的。
1試驗(yàn)條件
朝陽(yáng)煤礦3下煤現(xiàn)采采區(qū)為三一采區(qū)，為使沖擊傾向性試驗(yàn)研究更有代表性，分別在3105工作面切眼、3107工作面材料道、3107工作面膠帶道、3109工作面材料道、3109工作面膠帶道共5個(gè)地點(diǎn)取樣。放炮崩落大塊煤后立即現(xiàn)場(chǎng)封蠟，以保證與現(xiàn)場(chǎng)有相同的濕度和含水率，然后運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)經(jīng)過(guò)切、磨，加工成直徑50mm的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)巖石試件。
試驗(yàn)在MTS巖石電液伺服試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)機(jī)的精度、剛度都符合煤炭行業(yè)沖擊傾向性試驗(yàn)要求。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和多年的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，采用不同的加載方式和加載速率以測(cè)定煤層的沖擊性指標(biāo)。每個(gè)取樣地點(diǎn)的試件均分作3組，每組3個(gè)試件，分別進(jìn)行沖擊性能指標(biāo)試驗(yàn)。
2煤層沖擊傾向性試驗(yàn)
2．1單軸抗壓強(qiáng)度及沖擊能量指數(shù)試驗(yàn)
煤巖試件的單軸抗壓強(qiáng)度和沖擊能量指數(shù)試驗(yàn)可以同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在MTS上以0．0067mm/s的位移控制速度對(duì)試件進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)加載，可以測(cè)得試件的單軸抗壓強(qiáng)度和單軸壓縮下的全應(yīng)力應(yīng)變曲線，并進(jìn)行煤的沖擊能量指數(shù)計(jì)算。
值后消耗的變形能。
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