灰岩强载荷单轴压缩变形破坏及声发射特性研究

摘要

随着大深度煤层高强度开采矿井日益增多,强矿压、冲击地压等灾害也日益增加。为有效缓解“两度”(开采深度,开采强度)开采带来的问题,弄清深部煤层顶底板岩层受压过程中变形破坏特性,本文选取深部常见顶底板岩层灰岩,设计单轴强载荷实验方案,实验过程中实时监测应力应变及声发射信号。分析实验结果可知,灰岩的单轴强载荷压缩过程中基本经历了2次大的变形破坏:第1次为应力峰值时试件进入塑性阶段,第2次为应力峰值后试件表面产生明显的宏观裂纹;破坏形式为剪切破坏,有1个主要剪切面和多个倾角大致相同的剪切破坏面,整个加载变形破坏过程中都能监测到声发射活动;其中强载荷加载至应力峰值的45%时,首次监测到明显的声发射活动,表明此时岩石内部开始发生微破坏,建议深部煤层顶底板岩层要以预防剪切破坏为主,声发射可有效应用于监测和预测顶底板岩层破坏。