姚桥煤矿7煤及顶板冲击倾向性试验研究.pdf

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1、2015年第3期煤炭科技No．32015C0ALSCIENCE&TECHNOLOGYMAGAZINE47匡翰蔺黼文章编号：1008—3731(2015)03—0047—04姚桥煤矿7煤及顶板冲击倾向性试验研究张沛顶1，崔家森2,37王浩．一，蔡峰2,3,4高川(I．上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿，江苏沛县2216112．中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083：3．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083；4．中国中煤能源集团有限公司，北京100120；)摘要：姚桥煤矿最大开采深度已超过850m，随着开采深度的增

2、加，冲击动力灾害愈发严重，对姚桥矿7煤及顶板岩层冲击倾向性进行试验研究很有必要。本文利用室内岩石力学试验机对在7煤及其顶板岩层原位所取的煤岩样品进行单轴、单轴加卸载及三轴实验研究。通过对实验结果中煤样的单轴抗压强度、冲击能量指数、弹性能量指数及动态破坏时间，以及顶板岩样弯曲能量指数的计算与分析。得出煤样的平均抗压强度9．72MPa，冲击能量指数13．667，弹性能量指数7．42，动态破坏时间19nls，判定为强冲击倾向性煤层；顶板岩层总弯曲能量达到114．77kJ。判定为弱冲击倾向性．接近强冲击倾向性指标。研究结果可对该煤层的安全开采及防冲技术提供基础依据关键词

3、：姚桥矿区；冲击倾向性；单轴抗压强度；冲击能量指数；弹性能量指数；动态破坏时间中图分类号：TD53文献标识码：A冲击地压是指含能量岩体沿开挖临空面瞬间7_s]研究剩余能量的释放速率与煤层的冲击倾向性释放能量的非线性动力学现象。具有围岩突然、猛的关系：赵毅鑫等[9_m]研究冲击倾向性与微观结构烈地向开挖空间弹射、抛掷、喷出的特征，已成为的关系。我国煤矿安全生产面临的最为严重的动力灾害之姚桥煤矿是中煤集团大屯公司主力矿井，目一⋯冲击地压的形成与发生是在内外因素共同作前生产能力达到300万t现阶段主采7煤．煤层用下的系统响应过程．其中岩石的冲击倾向性是厚度1．381T

4、I～9．861TI。平均厚度4．861TI。结构简单。弓I起冲击地压的一个内在因素[2]冲击倾向性是冲为全井田可采的稳定型厚煤层目前该矿最大开击地压预测和防治的基础．且在冲击地压研究中采深度已超过850m。随着开采深度的增加．7煤在占有重要的地位国内外大量专家从能量、时间回采过程中出现了明显的动力冲击破坏现象显等各个角度提出各种冲击倾向性指标：动态破坏现．而且有越来越严重的趋势因此。本文拟通过时间、能量释放率、弹性能量指数、弹性变形指数、实验对7煤及其顶板的冲击倾向性进行研究．以脆性破坏系数、单轴抗压强度、弹性变形指数、剩对该煤层的安全开采及防冲技术提供基础依据

5、。余能量指标、冲击能量指数、脆性系数等。我国把1样品的采集与加工动态破坏时间、单轴抗压强度、冲击能指数、弹性1．1地质概况能指数作为煤层冲击倾向性综合评定指标现阶试样取自7煤7521工作面。走向长平均段众多著名学者对冲击倾向性进行了充分的研16961TI．倾斜长度平均1881TI．煤层平均厚度为究：齐庆新等4_5]分析了脆性系数、含水率、单轴抗压强度与冲击倾向性的相关性：孟召平等[]研究煤4．86ITI，煤层平均倾角8o。煤层顶板为复合型顶板．直接顶为4．22m深灰色砂质泥岩。基本顶为层含水率对冲击倾向性的影响：张绪言．冯国瑞等基金项目：国家自然科学基金面上基金

6、资助项目(51404278、51479195)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目{2011QL07)煤炭科技2015年第3期14．7m灰白色细粒砂岩．基本顶以上8．6m以黑层属于弱冲击倾向性色泥岩和5m的灰黑色细粒砂岩为主2．2冲击能量指数1．2现场取样冲击能量指数是煤样在单轴压缩过程中峰值根据国标煤和岩石物理力学性质测定方法采前积蓄的总应变能量与峰后破坏耗散的应变能量样的一般规定．在姚桥煤矿7521工作面采集煤岩之比．依据煤样单轴压缩的应力一应变全程曲线样品．并立即现场封蜡．以保证工作现场的自然含确定r1】]试样单轴压缩一次性直接加载直至完全水率和湿度。

7、室内采用钻、切、磨、锯等加工工艺将破坏图2为MC2煤样加载至丧失承载能力的应试样加工成直径为50mm、高度为100mm的圆柱力应变曲线体以及直径为50mm、高为25mm的圆盘体。其中圆柱体用来做单向抗压实验．圆盘体用来做单向抗拉实验加工好的煤岩试样分组并编号．其中鼎山MC1—3进行煤样的单轴压缩实验．MC4—6进行煤皇＼样的循环加载实验，RC1—3、RC4—6、RC7—9、RC10一l2分别进行直接顶以及基本顶岩样的单轴抗压实验，RT1—3、RT4—6、RT7—9、RT10—12进行直接顶以及基本顶岩样的劈裂实验在实验前对试样精确测量，并且对试样的裂隙和形貌以及

8、缺陷进行详尽的描述。实验