【摘 要】
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我国是世界上煤炭储量最丰富的国家之一,煤炭能源在国民经济发展中起着重要的基础作用。随着煤炭资源开采强度的不断加大,煤层开采效率越来越受到关注。水溶液对煤岩损伤弱化
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我国是世界上煤炭储量最丰富的国家之一,煤炭能源在国民经济发展中起着重要的基础作用。随着煤炭资源开采强度的不断加大,煤层开采效率越来越受到关注。水溶液对煤岩损伤弱化规律的研究是煤炭开采过程中的重大课题,由于我国急倾斜煤层分布广泛,因此水压力作用下对煤岩损伤弱化规律的研究更是对急倾斜煤层的开采方法优化的重要课题之一。本文以水溶液及孔隙水压力作用对煤岩体损伤弱化规律为主要研究对象。首先,通过水溶液对煤岩体强度损伤弱化的物理实验,得到了不同水溶液对煤岩含水率的改变不同及煤岩强度、弹性模量、泊松比与含水率的关系,试验表明:煤岩的强度、弹性模量随含水率的增加而减小,煤岩泊松比随含水率的增加而增大;其次,总结了水溶液对煤岩体力学性质三方面影响:从煤岩微元体强度服从Weibull分布的角度及密度、弹性模量变化的角度出发,建立了轴压与水压共同作用下煤岩体的统计损伤模型。引入孔隙水压力影响因子,证明孔隙水压力对煤岩体损伤情况。利用水压致裂理论,分析煤岩体孔隙水压作用原理,得出了煤岩裂纹初裂强度值,并对煤岩孔隙率进行了定性描述;最后,利用F-RFPA2D进行数值模拟,分析了孔隙水压力对煤岩加载损伤过程,对煤岩变形强度的影响,研究表明:当孔隙水压力恒定时,煤岩强度随围压的增加而增大;当围压相同时,孔隙水压力越高,煤岩强度越低。围压大小和起始水压力大小对孔隙水压力作用的影响显著。
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