含气体突出煤岩纵波波速与应力耦合关系研究

程肖禾，宋大钊，邱黎明，王洪磊，王安虎

（北京科技大学 土木与资源工程学院，北京100000）

煤炭安全对于我国的能源安全有着重要意义[1]。在各类煤矿事故中，煤与瓦斯突出事故造成的后果往往是最严重的，为了实现矿井安全生产以及连续动态监控，许多新的煤与瓦斯突出监测技术被提了出来[2-4]，如：声发射监测技术、电磁辐射监测技术和无线电波透视监测技术。近年来，震动波CT 技术也作为一种新的地球物理方法被应用于矿山工程与地质诊断。该技术通过分析微震台和矿震站间的弹性波射线，从而对勘探区域进行波速反演，进而评价区域应力场分布，实现工作面超前应力探测[5]。在煤与瓦斯突出及地下动力灾害中，岩体纵波波速和各地应力之间往往存在着一系列的关系[6]。Young[7]等根据对地下煤岩破碎区域的纵波波速的监测，发现了大型的掘进和地震活动区域通常对应着高波速事件的分布，而低波速区域基本上没有掘进和地震事件的发生。巩思园等[8-9]发现对于循环加载的煤样，它们内部的裂隙会随着应力的增大而被压实，此时波速会增大；当应力减小时，裂隙又被重新张开，波速减小；并从中发现了煤样所受应力与纵波波速间存在着幂函数关系。除了纵波波速与岩石应力的耦合关系外，关于波速与其他因素的之间得耦合关系也有诸多研究，如与气压，温度，渗透压，裂隙发育程度等之间的关系[10-14]。从各类研究中发现：波速越大的地方，煤岩所受应力越大，那么如果煤岩在三轴受力，并含气体的情况下，波速与应力又存在怎样的关系呢。……