含瓦斯煤剪切破裂过程细观演化

许 江,冯 丹,程立朝,张先萌,谭皓月,刘 婧

(1．重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044;2．重庆大学 复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室,重庆400044)

含瓦斯煤剪切破裂过程细观演化

许 江1,2,冯 丹1,2,程立朝1,2,张先萌1,2,谭皓月1,2,刘 婧1,2

(1．重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044;2．重庆大学 复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室,重庆400044)

运用自主研发的煤岩细观剪切实验装置,开展了不同成型压力条件下含瓦斯煤剪切破裂过程研究。研究含瓦斯煤剪切破裂过程中微细观裂纹的开裂、扩展、贯通演化规律,对比分析成型压力对含瓦斯煤抗剪强度及剪切破裂最终形态的影响。研究发现:随成型压力增加含瓦斯煤密实度增大,抗剪强度增大;剪切破裂过程裂纹扩展速率与开裂位置偏离预定剪切面距离有关,预定剪切面上剪应力大扩展速率快,偏离预定剪切面扩展裂纹受力减小,扩展速率低,甚至会终止扩展而不能贯通;裂纹扩展形态与成型压力有关,成型压力小,密实度低,抗剪强度低,裂纹容易扩展,剪切带范围小,成型压力大,密实度高,抗剪强度高,裂纹不容易扩展,剪切带范围大;含瓦斯煤剪切破裂过程左侧固定右侧受剪切荷载作用,容易形成雁行排列,为实现最终贯通,破坏雁行排列之间会有张拉牵引裂纹产生。

含瓦斯煤;剪切;细观;成型压力;雁行排列

煤与瓦斯突出是内外力作用下煤岩体剪切破坏所形成的一种动力灾害,煤体内瓦斯运移规律与煤岩自身力学性质和受力过程密切相关。……