单轴压缩下煤岩细观结构参数表征及演化规律

学术精汇

作者：

杨琪1 2 崔文亭1 2 高成伟1 2 张鑫1 2 申家龙1 2 于岩斌*3

作者单位：

1. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地2. 山东科技大学安全与环境工程学院3. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东科技大学安全与环境工程学院

摘要：

为研究煤岩细观结构特征随着轴向应力增加的演化规律，利用NanoVoxel-3502E X射线三维显微镜与Deben原位加载实验台进行煤岩单轴压缩试验，获取不同应变条件下的CT数据，并结合三维可视化软件AVIZO，研究煤样试件的孔隙裂隙分布特征，统计分析煤样试件孔隙裂隙细观参数-球形度、配位数、曲率和开度。揭示了煤样在单轴压缩情况下的细观结构空间分布特征及随时间的展布规律，细观结构随轴向应力的演化规律。研究表明：微小裂隙在20～732N过程中大量出现，孔隙增多，在431～732N过程中孔隙球形度集中分布范围变窄，部分孔裂隙逐渐融合进入裂隙网络，部分孔裂隙被压实压密，732N时部分孔隙被压实压密，导致孔裂隙减少90000个，裂隙曲率逐渐增大、裂隙逐渐开度变大，配位数集中率更高，同时也说明煤样内部连通性更好，732N是裂隙网络发育的巅峰。轴向力达到1100N（峰值）时，形成复杂的裂隙网络。随着单轴压缩过程的推进，部分孔裂隙虽然在732N被压实压密，但由于轴向力的增大以及残余荷载的作用，孔裂隙的增多是必然趋势，峰值和峰后仍然存在微小孔裂隙，但峰后裂隙较窄，球形度更多的是集中在1.5～2.0。贯通裂隙的曲率在裂隙网络的边缘普遍较高，即裂隙网络边缘为裂隙发育带。为研究煤样的时空演化规律提供了一种可行的技术手段，对于阐释煤岩细观结构时空演化过程具有实际意义。

关键词：

CT单轴压缩原位测试细观结构煤结构细观结构参数

刊期：

2023，4（51）

所属栏目：

安全科学与工程

基金资助：

国家自然科学基金资助项目(52074171,51934004),泰山学者工程专项经费资助项目(TS20190935)

分类号：

TU45

DOI：

10.13199/j.cnki.cst.2021-0766

页数：

页码：

88-95

来源期刊

煤炭科学技术

Coal Science and Technology