文档介绍：Π
2007 年 4 月矿业安全与环保第 34 卷第 2 期
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煤层冲击倾向性试验研究
陈绍杰,郭惟嘉,杨永杰,邹杰
(山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部重点实验室,山东青岛 266510)
摘要:采用 MTS 对山东某矿 3下煤进行了煤层冲击倾向性试验研究,通过对冲击能量指数、弹性
能量指数和动态破坏时间 3 个煤层冲击能量指标的试验和分析,得出煤层具有较弱的冲击倾向;结合实
际采矿条件,应加强冲击地压的预测预报,以保证矿井的安全生产。
关键词:煤层;冲击倾向性试验;冲击能量指数;弹性能量指数;动态破坏时间
中图分类号:TD324 文献标识码:A 文章编号:1008 - 4495 (2007) 02 - 0010 - 02
冲击地压是煤矿经常发生的主要灾害之一。煤经过切、磨,加工成直径 50 mm 的圆柱体标准岩石
岩冲击倾向性研究是冲击地压机理研究的重要组成试件。
部分,是冲击地压预测预报及防范治理的基础。世试验在 MTS 岩石电液伺服试验机上进行,试验
界上有关国家提出了各种鉴别冲击倾向的指标,其机的精度、刚度都符合煤炭行业冲击倾向性试验要
中具有代表性的有弹性能量指数、弹性变形指数、最求。根据行业标准和多年的试验经验,采用不同的
大塑性变形速度、含水量指数、脆性系数、脆性破坏加载方式和加载速率以测定煤层的冲击性指标。每
系数有效冲击能指数、极限能比、极限刚度比、破坏个取样地点的试件均分作 3 组,每组 3 个试件,分别
速度指数、应力应变时间特性指数及波兰岩石弹性进行冲击性能指标试验。
能指数等[1 ] 。我国煤炭行业标准中规定采用试验测
2 煤层冲击倾向性试验
得的冲击能量指数 KE 、弹性能量指数 W ET 、动态破
坏时间 DT 作为煤层冲击倾向性的分类指标[2 ] 。 2. 1 单轴抗压强度及冲击能量指数试验
山东某矿主采煤层为 3下煤,厚度 3. 70~8. 35 m , 煤岩试件的单轴抗压强度和冲击能量指数试验
平均厚 7. 14 m ,开采深度 700 m。在回采巷道掘进可以同时进行。根据经验在 MTS 上以 0. 006 7 mm s
及工作面回采过程中出现了煤炮等冲击地压现象, 的位移控制速度对试件进行准静态加载,可以测得
但其强度和频次尚未对生产有较大影响。随着采深试件的单轴抗压强度和单轴压缩下的全应力应变曲
不断增加,矿井开采范围的扩大,发生冲击地压的危线,并进行煤的冲击能量指数计算。试验测得的煤
险必然增大。为保证安全生产,对主采煤层进行冲岩单轴压缩典型全应力应变曲线如图 1 所示。
击倾向性试验研究是很有必要的。
1 试验条件
朝阳煤矿 3下煤现采采区为三一采区,为使冲击
倾向性试验研究更有代表性,分别在 3105 工作面切
眼、3107 工作面材料道、3107 工作面胶带道、3109 工
作面材料道、3109 工作面胶带道共 5 个地点取样。
放炮崩落大块煤后立即现场封蜡,以保证与现场有
相同的湿度和含水率,然后运抵实验室,在实验室内
图 1 3109 胶带巷试件单轴压缩冲击能量指数计算图
收稿日期:2006 - 07 - 25 ;2006 - 10 - 16 修回
作者简介:陈绍杰(1978