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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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高温作用后坚硬煤样单轴压缩过程中的变形强度与声发射特征

DOI:

10. 13225 / j. cnki. jccs. 2019. 0183

作者(Author):

  • 苏承东
  • 宋常胜
  • 苏发强

作者单位:

  • 河南理工大学 能源科学与工程学院
  • 煤炭安全生产河南省协同创新中心
  • 山西潞安矿业(集团)有限责任公司

关键词:

  • 岩石力学
  • 高温后煤样
  • 单轴压缩
  • 变形强度
  • 声发射特征
  • 摘要
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为了探讨高温作用对煤样力学性质与声发射特征的影响机制。利用煤样经历100,200,300,400和500 ℃高温自然冷却后,在单轴压缩过程中同步声发射信息检测,而后将碎煤块在JSM-6390 LV电镜进行了微观结构扫描。分析了经历不同高温自然冷却后煤样微观结构和单轴压缩过程中的变形、强度与声发射特征。研究结果表明:① 高温后煤样在单轴压缩过程中可分为压密、弹性、屈服和破坏4个阶段,经历温度越高压密和屈服阶段越明显,峰值后应力跌落速度有所减缓;② 高温后坚硬煤样的弹性模量、变形模量和抗压强度随温度升高呈阶段性降低,在100和500 ℃高温对煤样弹性模量、变形模量和抗压强度的影响显著。在100~400 ℃高温,高温对煤样弹性模量、变形模量的影响作用相差不大。与常态25 ℃煤样比较,经历100,200,300,400和500 ℃高温后,煤样弹性模量平均降幅依次为19.7%,19.8%,24.2%,34.3%和77.4%,抗压强度平均降幅依次为47.88%,49.99%,56.24%,56.91%和87.57%;③ 高温后坚硬煤样在单轴压缩变形破坏过程中始终伴随有声发射信息,在煤样加载过程中的声发射幅值、计数、能量和应力-时间曲线具有较好地对应关系,不同高温后煤样的声发射特征存在差异,声发射的幅值、计数和能量最大值并非同时发生,声发射累计幅值与时间曲线转折点早于累计计数和能量曲线转折点,且随着温度增加累计幅值与时间曲线转折点提前,而累计计数和能量曲线转折点推迟现象;④ 高温后煤样声发射参数与温度的关系具有分段特征,其累计幅值和计数随温度升高先增加后降低,累计能量随温度变化具有波动性;⑤ 高温后煤样的抗压强度与声发射累计幅值、计数和能量没有确定关系,抗压强度和声发射参数是煤样破坏不同属性反映。经历100~500 ℃高温作用后煤样结构发生了变化,煤样内部裂隙数目和尺度随温度增加而增加,煤样内部结构变化是导致煤样力学性质劣化的原因。


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