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弱动力扰动作用下岩石微裂隙演化特征及灾害防控
被引量：
2
1
作者
姜明伟
梁运涛
+5 位作者
冯文彬
李海涛
周睿
郭宝龙
刘洋
马举
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期166-176,共11页
【目的】高应力叠加弱动力扰动是诱发冲击地压的关键因素,但不同扰动幅值、频率、卸载范围下的岩石微裂纹扩展特征和能量耗散规律尚不明确,无法为冲击地压防治提供技术支撑。【方法】基于真三轴卸载动力扰动试验,分析了不同扰动幅值(5、...
【目的】高应力叠加弱动力扰动是诱发冲击地压的关键因素,但不同扰动幅值、频率、卸载范围下的岩石微裂纹扩展特征和能量耗散规律尚不明确,无法为冲击地压防治提供技术支撑。【方法】基于真三轴卸载动力扰动试验,分析了不同扰动幅值(5、10 MPa)、频率(4、10 Hz)、三向应力卸载(0、12MPa)下深部围岩失稳破坏规律,并结合SEM扫描分析了岩石微裂隙特征。通过锚杆拉拔试验,优化了锚杆肋间距和肋高,提高了其吸能支护作用,提出了“吸能锚杆-低阻抗混凝土注浆-喷浆-挂网”组合支护技术。利用传感器对巷道进行长期监测,得到治理前后压力与振动数据。【结果和结论】研究表明:(1)随着扰动幅值和频率的增加,裂纹增加显著且不规则,岩石断口的方向分形维数降低。当扰动为10MPa、10Hz时,分形维数降至最低值0.62,孔隙方向角80°~120°孔隙定向频率达到最大值的52%,约为原始岩石的1.68倍。说明岩石受扰动后颗粒的应力不均匀,导致应力集中,断裂方向明显。(2)随着扰动幅值和频率的增加,SEM图像的微孔隙面积先快速增加,后缓慢增加且增加趋势越来越小。扰动频率每增加2 Hz,岩石微裂隙面积增加约24.13%。(3)现场测试表明随着锚杆肋间距和肋高增加,拉拔曲线形态由“弹塑性阶段-破坏失效阶段-残余阶段”逐渐过渡为“弹塑性阶段-微量屈服阶段-大量强化阶段-破坏失效阶段-残余阶段”,肋间距48mm、肋高2mm的螺纹钢锚杆吸能效果最好。经现场监测可将巷道压力稳定在36 N左右,峰值加速度控制在8000mm/s^(2)以内。研究揭示了卸载动力扰动作用下围岩破坏及能量释放规律,提出的“吸能锚杆-低阻抗混凝土注浆-喷浆-挂网”支护技术,可为类似深部工程提供理论指导。
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关键词
真三轴试验
冲击地压
SEM扫描
微裂隙
吸能锚杆
弱动力扰动
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职称材料
题名
弱动力扰动作用下岩石微裂隙演化特征及灾害防控
被引量：
2
1
作者
姜明伟
梁运涛
冯文彬
李海涛
周睿
郭宝龙
刘洋
马举
机构
煤炭科学研究总院
中煤科工集团沈阳研究院有限公司
煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院
山东科技大学安全与环境工程学院
山东黄金集团深井开采实验室有限公司
中南大学资源与安全工程学院
出处
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期166-176,共11页
基金
国家自然科学基金面上项目(5217042662)
国家自然科学基金联合基金项目(U23B2094)
国家重点研发计划项目(2023YFB3211000,2022YFC2904104)。
文摘
【目的】高应力叠加弱动力扰动是诱发冲击地压的关键因素,但不同扰动幅值、频率、卸载范围下的岩石微裂纹扩展特征和能量耗散规律尚不明确,无法为冲击地压防治提供技术支撑。【方法】基于真三轴卸载动力扰动试验,分析了不同扰动幅值(5、10 MPa)、频率(4、10 Hz)、三向应力卸载(0、12MPa)下深部围岩失稳破坏规律,并结合SEM扫描分析了岩石微裂隙特征。通过锚杆拉拔试验,优化了锚杆肋间距和肋高,提高了其吸能支护作用,提出了“吸能锚杆-低阻抗混凝土注浆-喷浆-挂网”组合支护技术。利用传感器对巷道进行长期监测,得到治理前后压力与振动数据。【结果和结论】研究表明:(1)随着扰动幅值和频率的增加,裂纹增加显著且不规则,岩石断口的方向分形维数降低。当扰动为10MPa、10Hz时,分形维数降至最低值0.62,孔隙方向角80°~120°孔隙定向频率达到最大值的52%,约为原始岩石的1.68倍。说明岩石受扰动后颗粒的应力不均匀,导致应力集中,断裂方向明显。(2)随着扰动幅值和频率的增加,SEM图像的微孔隙面积先快速增加,后缓慢增加且增加趋势越来越小。扰动频率每增加2 Hz,岩石微裂隙面积增加约24.13%。(3)现场测试表明随着锚杆肋间距和肋高增加,拉拔曲线形态由“弹塑性阶段-破坏失效阶段-残余阶段”逐渐过渡为“弹塑性阶段-微量屈服阶段-大量强化阶段-破坏失效阶段-残余阶段”,肋间距48mm、肋高2mm的螺纹钢锚杆吸能效果最好。经现场监测可将巷道压力稳定在36 N左右,峰值加速度控制在8000mm/s^(2)以内。研究揭示了卸载动力扰动作用下围岩破坏及能量释放规律,提出的“吸能锚杆-低阻抗混凝土注浆-喷浆-挂网”支护技术,可为类似深部工程提供理论指导。
关键词
真三轴试验
冲击地压
SEM扫描
微裂隙
吸能锚杆
弱动力扰动
Keywords
true triaxial test
rock burst
scanning electron microscopy(SEM)
microcrack
energy-absorbing bolt
weak dynamic disturbance
分类号
TD317 [矿业工程—矿井建设]
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被引量
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1
弱动力扰动作用下岩石微裂隙演化特征及灾害防控
姜明伟
梁运涛
冯文彬
李海涛
周睿
郭宝龙
刘洋
马举
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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