双孔膨胀致裂坚硬岩体裂隙扩展演化试验研究

李团结，牟文辉，易瑞强，肖 曲，华 军

（陕西陕煤黄陵矿业公司，陕西 黄陵 727307）

岩体作为矿井生产的基础单元，随煤炭资源回采呈现不同的演化特征[1]。随着煤层开采尺寸和范围的加大与坚硬岩体的共同影响，易造成悬而不垮。一旦垮落，垮落面积大并释放巨大能量。为了保证“随垮随落”，不仅要考虑岩体的强度指标，而且结合坚硬岩体致裂的裂隙扩展方向，进一步保障安全开采。

矿井常用爆破致裂、水力压裂等技术进行致裂坚硬岩体[2-5]，随着技术的不断进步，逐渐引入CO2预裂、膨胀致裂技术[6-10]。其中膨胀致裂以“无振动、无飞石、无噪音、无污染”的特点，更多的应用于地下空间工程领域[11-14]。近年来，众多学者对膨胀性能及其工程应用进行了丰富的研究。谢益盛等[15]分析影响膨胀压力的“三大”因素，得出膨胀剂的最佳水灰比和水化反应的“四个”阶段；唐烈先等[16-17]在膨胀剂对混凝土的数值模拟中，提出了双孔加压下的合理孔间距；来兴平等[18]利用膨胀剂对煤岩体试件进行弱化致裂试验，发现试件破碎软化过程中会产生明显的膨胀压力，同时对试件内部裂隙扩张具有促进作用。针对岩体物理力学特征，通过单轴循环加、卸载过程中的岩体演化力学特征和岩体损伤特征，逐步向三轴加载下的岩体实验研究转变，探索岩体受力下的应力传播路径、岩体微裂纹的扩展条件和断裂准则等，更好地反映工程扰动下的岩体演化的真实性[19-21]。Peng K 等通过分析岩石的储能系数和能量耗散系数与岩石中裂纹角的关系，揭示混合压力对砂岩变形特征的影响，发现岩石中裂纹角越大，岩石的储能系数越大，能量耗散系数越小[22]。……