液氮冻融循环作用下饱水煤样力学特性试验研究

• 作者: 张春会 徐刚 李和万 耿哲 赵全胜
• 来源期刊: 煤炭科学技术
• 学科: 工学
• 关键词: 液氮冻融循环 波速系数 循环荷载 单轴抗压强度 疲劳寿命
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 青年博士学术专栏
• 页码范围: 218-224
• 页数: 7页
• 分类号: TD315
• 语种: 中文

摘要

液氮注入低渗煤层致裂、增透是提高瓦斯抽采率的新技术.液氮是超低温流体,与煤作用的温度应力引起煤结构损伤和力学特性改变,进而影响煤矿安全开采.为揭示液氮冻融循环作用对煤力学特性的影响,将取自于纳林河矿的原煤,制成饱水煤样,开展液氮冻融循环和力学特性试验.通过波速测试、单轴压缩试验和循环荷载试验测试液氮作用前后煤的波速、弹性模量、单轴抗压强度、泊松比、压密应变、破坏应变和疲劳寿命的变化,分析液氮冷冻和冻融循环次数对煤力学特性的影响规律.结果表明,液氮冷冻和液氮冻融循环次数对煤力学特性有很大影响.液氮冷冻后,煤样结构损伤,力学性能劣化.液氮作用1次,煤样波速、弹性模量、单轴抗压强度、破坏应变、疲劳寿命分别降低了32.9％、0.2％、29.9％、35.9％和22.7％,泊松比和压密应变分别增加了18.2％和2.1％.液氮作用3次煤样波速、弹性模量、单轴抗压强度、破坏应变、疲劳寿命分别降低了44.9％、20.8％、57.8％、44.7％和42.3％,泊松比和压密应变分别增加了59.1％和16.7％.随着液氮冻融循环次数的增加,煤样结构损伤和力学性能劣化加剧.单轴抗压强度、疲劳寿命与液氮冻融循环次数呈负指数函数关系,弹性模量和压密应变与液氮冻融循环次数呈线性关系.