基于空心包体应变法的口孜东矿地应力测量

为了解口孜东煤矿1111采区地应力分布规律,在1111采区胶带机大巷等3个位置进行了地应力测试,测试位置埋深为-855~-885 m,钻孔应力解除测试结果表明:最大主应力σ_(1)为水平地应力,方向为NE92.0°~NE189°,大小25.1~29.3 MPa,水平应力与竖直应力比为1.13~1.38.得到地应力分布规律:水平应力为最大主应力、中间主应力,垂直应力为最小主应力。该规律为1111采区巷道布置和巷道支护设计提供了基础地质资料。

高应力下原煤三轴压缩力学特性研究

基于取自淮南矿区-780m标高B10煤层的原煤的试件，通过MTS815．04电液伺服试验系统进行高应力下原煤的常规三轴压缩试验，研究煤岩的变形、强度、参数及破坏特征。研究结果表明：（1）煤岩偏应力一轴向应变曲线主要由弹性、屈服、峰后脆性破坏阶段或应变软化段构成。其中，弹性段明显较长，且围压越大，曲线越陡，弹性模量越大；屈服段则总体较短。（2）煤岩在单轴或低围压条件下，峰后脆性破坏特征明显；随着围压升高，峰后开始呈现延性特征，且围压越高，延性特征越明显。当围压达到50MPa时，峰后轴向应变几乎呈现塑性流动状态。（3）随着围压的增加，峰值轴向应变呈抛物线趋势增加，峰值侧向应变则呈线性增加趋势。（4）煤岩偏应力一体积应变曲线，在低围压条件下表现出扩容机制，且围压越低扩容特征越明显；在高围压下，从峰前越至峰后，则始终向右延展，呈现出不断收缩的状态；而峰值体应变随围压的增加呈抛物线形式增加，收缩特征明显。（5）煤岩强度随围压增加呈线性趋势增加，且强度参数c，φ值分别为12．72MPa，24．12°。（6）煤样的破坏模式主要以剪切破坏为主，破断角大小为23°～35°，且随着围压的增加，以抛物线趋势增加。采用Mohr强度理论可以较好地解释这一变化。

高应力下原煤三轴卸荷力学特性研究

基于取自淮南矿区-780 m标高B10煤层的原煤,进行高应力下不等量卸围压和轴压的原煤卸荷试验,并与同围压下的常规三轴试验结果进行对比分析,研究卸荷条件下原煤的变形、强度、参数及破坏特征。研究结果表明：（1）从卸荷点起,偏应力–轴向应变曲线即突变＂上仰＂,斜率升高;但与常三轴曲线相比,卸荷峰值轴向应变显然减小,屈服进程明显缩短,峰后脆性破坏特征显著。（2）偏应力–侧向应变曲线从卸荷点开始突变＂下跌＂,斜率降低,峰值侧向应变明显小于常三轴;且峰后破坏前应力跌落较慢,3变化较大,而常三轴则跌落迅速,3变化较小。（3）偏应力–体积应变曲线从卸荷点起即反转左拐,呈现明显扩容,且在峰值点附近扩容最为剧烈。而常三轴曲线则除在较低围压下表现出扩容特征外,高围压下始终向右延展,呈现不断收缩状态。（4）卸荷时变形模量E始终降低,而损伤因子D和泊松比则一直增大;且三者变化趋势均在峰前平缓,峰后逐渐加剧。随初始围压的增加,E,D,总体上均呈升高趋势。（5）卸荷煤样以剪切破坏为主,破断角θ=20°-32°,且随初始围压的增加,θ以抛物线趋势升高;初始围压相同时,角度小于常三轴。（6）卸荷条件下煤岩抗剪强度参数c值明显小于常三轴,而值则变化不大。

卸轴压条件下原煤变形及渗透特性实验研究

利用自行研制的煤岩热流固耦合实验系统,以原煤为研究对象,进行不同卸轴压起始应力条件下原煤变形及渗透特性的实验研究。结果表明:(1)卸轴压时,原煤轴向应力–应变关系可用二次函数表示;原煤变形模量随卸轴压起始应力的升高而减小。(2)随着轴压的降低,原煤渗透率上升速率逐渐增大;卸轴压过程中,原煤渗透率的增长趋势随卸轴压起始应力的增大而平缓;线弹性阶段不同起始应力卸轴压,原煤渗透率的变化具有较好的相似性。(3)原煤瓦斯增透效果随卸轴压起始应力的增大而减弱,卸除单位应力时渗透率相对值的增加量与卸轴压起始应力的关系可以用对数函数表示;随着卸轴压起始应力的增大,卸轴压过程中增透率的增长趋势逐渐减弱。