煤岩动静力学参数关系试验研究

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1、第43卷第1期煤田地质与勘探Vol.43No.12015年2月COALGEOLOGY&EXPLORATIONFeb.2015文章编号:1001-1986(2015)01-0017-05煤岩动静力学参数关系试验研究于师建，杨永杰刘伟韬(山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛266590)摘要:煤岩的动、静力学参数关系的试验研究，对研究煤岩的位移和变形特征及工程支护设计具有重要意义。将取自新河煤矿3煤的煤样加工成Φ50mm×100mm的圆柱体标准试件；采用500kHz频率的纵横波换能器分别进行纵横波速度测试；在MTS815.03电液伺服试验机上进行单轴压缩试验，得到静态弹性模量和

2、泊松比。试验结果表明：煤岩动弹性模量与横波速度相关性强于与纵波速度的相关性，煤岩介质的纵波对孔隙和裂隙发育程度的敏感程度要比横波高；煤岩试件Ed/Es比值主要集中在1.4~1.7，室内煤岩试件动、静弹性模量和动静泊松比之间存在较好的线性相关关系。关键词：煤岩；弹性模量；泊松比；纵波速度；横波速度中图分类号：P631文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.1001-1986.2015.01.004ExperimentalstudyontherelationshipbetweendynamicandstaticmechanicalparametersofcoalYUSh

3、ijian,YANGYongjie,LIUWeitao(CollegeofNaturalResourcesandEnvironmentalEngineering,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China)Abstract:Experimentalstudyonrelationshipsbetweendynamicandstaticmechanicalparametersofcoalsishighlysignificantforstudyondisplacementanddeformationchar

4、acteristicsofcoalanddesignofsupportproject.Coalsamplestakenfromthe3thseaminXinhemineareshapedintostandardizedcylindersamples(Φ50mm×100mm).P-waveands-wavevelocitiesweremeasuredusingtransducerwithafrequencyof500kHz.Theuniaxialcompre-ssiontestswerecarriedoutontheMTS815.03Electro-hydraulicservo-

5、controlledtestingmachinetoobtainthestaticelasticmodulusandPoisson’sratio.Experimentalresultsshowedthatthecorrelativitybetweendynamicelasticmodulusands-wavevelocityofcoalisbetterthanthatwithp-wavevelocity.TheratioofEd/Esismainlydistributedbetween1.4and1.7inthetestedsamples.Thereisagoodlinearr

6、elationshipbetweendynamic/staticelasticmodulusanddynamic/staticPoisson’sratiointestedsamples.Keywords:coal;elasticmodulus;Poisson’sratio;p-wavevelocity;s-wavevelocity[2][3]煤岩的位移和变形特征对煤岩巷道支护的设计缝法、钻孔千斤顶法。这几类方法需要耗费大量具有重要意义，而煤岩的位移和变形特征取决于煤的人力物力，难以大范围推广应用。岩的力学参数。然而煤是远古地表腐植物沉积演化材料的形变特性与弹性波在材料中的传播速

7、度[4]的一种岩类矿物，成岩后具有不均匀性，由不同形存在确定的数量关系，是求取材料动态力学参数状、大小的块状颗粒叠压而成，微空洞、微裂隙非的基本关系式。煤岩弹性波速度测试能够方便地在常发育，加上层理、节理等软弱结构面的影响，煤现场或实验室进行，因而煤岩动态力学参数可以通[5]岩是一类含有原始损伤的微观非均质体。同其他沉过声波测试的方法得到。由于煤岩不是线弹性、积岩石相比，煤岩微组分更为复杂多样，煤岩微结均匀和各向同性介质，动态力学参数不能取代静态构也更为复杂多变，受煤岩微组分和微结构的影响，