不同煤岩组合体力学特性差异及冲击倾向性分析

左建平^1,2,3，陈岩^1,2，崔凡³

1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院2. 河南理工大学河南省矿产资源绿色高效开采与综合利用重点实验室3. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室

摘 要：利用MTS 815试验机分别对钱家营煤矿的岩-煤、煤-岩、岩-煤-岩试样进行单轴压缩试验,分析不同组合方式下试样的强度及变形破坏特征差异,探讨了不同组合方式对冲击倾向性的影响及煤岩的相互作用.结果表明:煤岩组合体的破坏强度及弹性模量比单体煤样均有一定程度的提高,其中岩-煤-岩组合体的破坏强度及弹性模量最大,岩-煤、煤-岩组合体依次降低.岩-煤-岩及煤-岩组合体峰值环向应变比煤单体大,而与岩-煤组合体相差较小.通过对组合体中同尺寸的煤样单体进行单轴压缩试验,发现煤样单体的强度均比相对应的煤岩组合体强度低;煤岩组合体的强度与煤样单体相比提高幅度较小,与岩样单体相比降低幅度较大,因此组合体强度受煤的影响较大.峰前积蓄能量及峰后耗散能量与单轴抗压强度基本呈正比关系,煤、岩-煤、煤-岩及岩-煤-岩依次增大;与煤样单体相比,组合体的冲击能量指数增大,煤岩组合体提高了煤的冲击倾向性,因此需对冲击地压矿井的煤岩组合体进行冲击倾向性鉴定,来预测及防止冲击地压的发生.试验结果对钱家营矿煤炭开采设计及冲击地压防范提供一定的理论研究.

关键词：煤岩组合体;单轴抗压强度;弹性模量;峰值应变;冲击能量指数;