循环浸水煤系砂岩微结构演变与声发射特征研究_中国煤炭行业知识服务平台

循环浸水煤系砂岩微结构演变与声发射特征研究

采矿与安全工程学报
网络首发时间：2025-02-24 12:55:36

作者

王伟男姚强岭王爱文宋义敏
单位

辽宁大学煤矿冲击地压机理与防控技术国家矿山安全监察局重点实验室辽宁大学中塞矿山绿色安全智能开采国际联合实验室中国矿业大学矿业工程学院北方工业大学土木工程学院辽宁工程技术大学力学与工程学院
摘要

反复浸水对煤矿地下水库边界煤岩柱强度弱化作用明显，是影响地下水库安全运行的关键因素之一。采用微观与宏观相结合的方法对干燥～浸水4次的煤系砂岩损伤和破坏过程进行试验研究。结果表明：随着浸水次数增加，岩样内部孔径、孔隙之间的连通性逐渐增大；由浸水1次到浸水4次，岩样溶蚀孔孔径分别为0.9，3.0，8.1和16.2 um，T2曲线最大幅值分别为1 520.62，1 523.80，1 541.72和1 561.54，全孔、小孔、中孔和大孔的T2谱面积增大幅度分别为9.96%，5.32%，141.82%和119.72%。浸水次数越多，岩样脆性越小，残余强度特征越明显，AE信号强度越弱，AE值越小，内部张拉裂隙数量越少，剪切裂隙数量越多；随着时间增长，不同浸水次数岩样的AE计数时间分布分形维数(DAEtd)均在整体上先升后降，而AE空间分布分形维数(DAEsd)均呈下降趋势，且下降规律不同；干燥～浸水4次，DAEtd变化范围分别为1.351～2.612、1.097～2.425、1.444～2.236、1.107～2.213和1.456～2.452，DAEsd变化范围分别为2.379～2.788、2.147～2.856、2.236～2.537、2.057～2.306和2.080～2.477；随着浸水次数增加，DAEtd无明显变化规律，而DAEsd整体呈下降趋势。研究成果可为受水反复侵蚀的地下煤系沉积岩结构稳定性评价和设计提供参考。
关键词

煤系砂岩干-湿循环微结构演变裂隙演化AE分形特征
文章目录

1 试验方案设计
1.1 试样制备
1.2 试验方案
2 微结构演变
2.1 表观形貌特征演化规律
2.2 孔隙结构演变规律
3 裂隙时-空演化
3.1 全应力-应变曲线
3.2 AE计数特征
3.3 RA-AF特征
3.4 裂隙时-空演化规律
4 AE分形维数特征
4.1 AE计数时间分布的分形维数
4.2 AE空间分布分形维数
5 讨论
6 结论
引用格式

王伟男,姚强岭,王爱文,等.循环浸水煤系砂岩微结构演变与声发射特征研究[J/OL].采矿与安全工程学报,1-15[2025-02-25].https://doi.org/10.13545/j.cnki.jmse.2024.0556.