单轴压缩下低温冷冻原煤的变形及声发射特征试验研究

樊国伟，尚军宁

（1.运城职业技术学院 教学矿井，山西 运城044000；2.中国矿业大学（北京）能源与矿业学院，北京100083）

随着国家能源战略的西移，西部矿区已成为我国主要的煤炭生产基地[1-2]。西部矿区煤层地质条件相对简单，开采难度相对较小。但随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量与地应力相应升高，煤层渗透率降低，瓦斯抽采的难度加大。现有的煤层增透技术主要包括深孔爆破、水力压裂、低温冻结及超临界气体压裂等。由于低温冻结增透技术具有低能耗和无污染的优势受到广泛关注。因此，迫切需要开展低温冻结条件下煤岩体的物理力学性质研究，为西部矿区高瓦斯煤层的瓦斯抽采提供理论依据。近年来，众多学者在低温冻结煤岩的物理力学性质方面开展了大量的研究，取得了较为丰富的研究成果[3-13]。这些成果多是针对岩石和型煤进行的研究，涉及冻结作用下原煤物理力学性质的研究相对较少。因此，以西部矿区布尔台矿4-2煤为研究对象，分别对自然状态和自然饱水原煤进行低温冷冻，对冷冻处理后的2 组煤样与未经冷冻处理的1 组煤样开展单轴压缩声发射试验，对3 种不同状态下煤样的强度及变形特征进行分析，并对变形破坏过程中的声发射特征与损伤演化规律展开研究。该成果为低温冻结增透技术在西部矿区高瓦斯煤层中的应用提供理论基础。

1 试验描述

1.1 样品制备

试验选用样品取自内蒙古布尔台煤矿4-2煤层，属侏罗系中下统延安组，平均煤层厚度为3.78 m，平均埋深为401 m，煤样视密度为1.3 g/cm3。……