【硕士论文】煤岩强度与变形特征实验研究及其在条带煤柱设计中的应用.pdf

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1、Y842．297／4s觯锣”“蛐’’Vm位代日10424学位论文煤岩强度与变形特征实验研究及其在条带煤柱设计中的应用陈绍杰申请学位级别：亟±堂焦指导教师姓名：扬壅盎专业名称：墨贮王程职称：副熬援山东科技大学=00五年五月山东科技大学硕士学位论文摘要摘要本文在MTS岩石伺服试验系统上针对建新矿13煤进行了单轴压缩、常规三轴压缩、流变试验研究。通过单轴压缩试验，测得了单轴压缩下的力学参数，研究表明其在单轴压缩时的峰值强度阶段的应力一应变曲线相对平稳．在压力峰值持续高应力一段时间后，煤岩试件迅速破坏；

2、尺寸效应可表示为盯。=6．928+1302698exp(一0．10595D)，圆柱体标准试件强度比长方体标准试件的强度大。通过常规三轴压缩试验，分析了在静水压力增加过程中煤岩内部结构先失稳随后稳定的特征；研究表明三轴压缩下的应力应变曲线的压密阶段不是十分明显，甚至消失；随围压增大，煤岩逐渐向剪切破坏方式转化，但建新矿13煤的脆延性转变临界围压值要远远大于其单轴抗压强度；建新矿13煤的弹性模量与围压的关系可以用E=4955．984—3589．1060xp(一勺彳923】来表达；围压对煤岩强度影响非

3、常明显，随着围压的增加，煤岩的轴向破坏应力及破坏后的残余强度也随之增加。根据库仑准则，建新矿13煤在较低围压下最大主应力差与围压的关系为：∞一以=9．71005+12．47160"、。通过流变试验，研究了建新矿13煤的流变力学特性；研究表明煤岩整体以塑性破坏且存在破坏的空间不均匀性，在较高的应力水平上，试件发生两类微破裂：第一类是煤岩内的部分微结构达到了变形极限，试件的应变变小而应力变大，随后这些微结构破坏，第二类是煤岩内部的部分微结构在常速变形中达到极限，应变减小、应力也同时减小的忽然破坏；流

4、变模型用四次多项式经验模型表示：e(t)=0．00551+(2．033E一5)+t一(9．754E一8)+，2一(1．578E一9)+f3+(1．417E—11)+，4。基于已有理论和试验研究结果。分析了建新矿13煤的煤柱体长期强度为2．7088MPa·符合库仑一莫尔物理模型。结合试验研究结果，通过采用FLAC”拉格朗日差分软件对煤柱稳定性进行模拟研究，对建新矿13煤条带开采进行了优化设计．认为在建新矿的地质情况下，开采13煤时选择25m的采宽和20m的留宽，可以保持煤柱的长期稳定有效性。关键词

5、：煤岩力学试验力学性质煤柱体强度数值模拟煤柱稳定山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTMechaniCStestSofJlanxlnCoalMineNO．13coalseamarestudiedonm’S815．03Electro—hydraulicServe—controlledRockMechaniCSTestingSystem．Basedonunaxialcompressivetest，itsmechanicsparametersmeasured：thepeaksectionofwh

6、olestress—straincurveiSrelativelyplacidity，andafterthehighstresspersistence，thecoalsampleisdestroyedrapidly：thesizeeffectcanbeexpressedas吼=6．928+130．2698exp(一0．10595D)，andthestrengthofstandardcylindersampleishigherthenthatofstandardcubesample．Basedon

7、triaxialcompressivetest，thecharacteriSdiscussedofthatstabilization—lostfirstlyandre-stabilizationofcoal’inner—structureunderfluid—staticpressure：theclosedsectionofwholestressstraincurveundertriaxialcompressireiSnotobviouslyandevendisappears：coalturns

8、intosheareddestroyingasconfiningpressureincreases，butthecriticalconfiningpressurefrombrittlenessintoductilityofJianxinCoalMineNO．13coalseamismorehigherthenitsunaxialcompressivestrength：therelationbetweenelasticitymoduleandconfiningcompressioncannee科e