型煤三轴蠕变特性与广义西原模型研究

"突出煤三轴蠕变特性及本构方程 (2008年) - 尹光志，赵洪宝，张东明 - 重庆大学学报 - 国家重点基础研究发展计划(973计划)，国家自然科学基金，重庆市自然科学基金资助" 这篇论文主要探讨了突出煤在三轴蠕变条件下的特性和建立相应的本构方程。研究人员选取了松藻矿务局打通一矿的原煤制备成型煤作为实验样本，对型煤在围压下的蠕变行为进行了深入研究。蠕变是材料在长时间恒定应力作用下缓慢变形的现象，对于煤矿安全和开采过程中的煤岩稳定性至关重要。 在实验过程中，研究者发现当蠕变载荷达到或超过某个临界值（σ≥σs）时，型煤的蠕变曲线呈现出典型的三阶段特征：初始瞬态阶段、稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段。初始瞬态阶段是快速变形阶段，接着进入相对稳定的蠕变阶段，最后在持续压力下发生加速蠕变，直至材料破坏。 通过对实验数据的分析和回归，研究人员得到了描述该型煤蠕变的经验公式，该公式能够有效反映蠕变的前两个阶段。此外，他们应用了广义西原蠕变模型来描述整个蠕变过程的三个阶段，并成功确定了模型的相关参数。广义西原蠕变模型是一种常用的描述非线性蠕变行为的理论模型，它可以较好地捕捉到材料蠕变过程中的动态变化。 论文指出，广义西原模型对于在围压条件下型煤蠕变的三阶段特性有很好的表征能力。这意味着该模型可以用于预测和模拟在类似工况下煤体的长期变形行为，从而为煤矿的安全开采提供理论支持。 关键词涉及的“突出煤”是指在特定地质条件下可能突然释放大量能量，导致井下岩石和煤炭瞬间喷出的煤层。蠕变试验是评估这种煤层稳定性的关键方法，而经验公式和本构模型则是理解和预测蠕变行为的基础工具。这项研究不仅对采矿工程领域具有实际意义，也对地质灾害控制和环境保护提供了重要的理论参考。 这篇论文通过实验研究和理论建模，深化了对突出煤蠕变特性的认识，为煤炭资源的安全高效开发提供了新的理论依据和技术手段。其成果对于提高煤矿安全生产水平、减少矿山事故具有重要价值。