煤岩裂隙CT扫描研究：影响破坏形态的特征分析

"付裕,陈新,冯中亮.基于CT扫描的煤岩裂隙特征及其对破坏形态的影响[J].煤炭学报,2020,45(2):568-578.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2019.0480" 本文主要探讨了煤岩裂隙特征如何影响其在受压状态下的破坏形态，采用CT扫描技术对煤岩样本进行了详细的研究。研究团队选取了河南城郊煤矿21304工作面的煤岩作为实验材料，利用nanoVoxel-4000系统进行加载前后的CT扫描，以观察和分析裂隙结构的变化。通过对图像处理软件的应用，他们成功地提取了裂隙结构并进行了三维重建，从而量化分析了煤岩内部不同尺度裂隙的空间分布特性。 研究发现，煤样内部含有大量不同尺寸的裂隙，其中等效直径小于1000微米的裂隙数量多但体积小，而等效直径大于5000微米的裂隙数量少但体积大。裂隙的数目随等效直径的增加而减少，特别是当直径小于5000微米时。此外，等效直径在300至5000微米范围内的裂隙体积分数总体呈下降趋势，1500微米之后波动更为显著。 利用二阶和四阶裂隙组构张量，研究人员能够描述裂隙的分布规律，揭示优势和劣势方向。四阶张量在描述平面裂隙分布规律时比二阶张量更为精确。这些张量计算方法对于理解裂隙网络的形成和演化，以及它们如何影响煤岩的破坏模式至关重要。 通过对比不同围压下原始裂隙分布与新生成主裂隙方向的关系，研究揭示了裂隙结构与破坏形态之间的紧密联系。这为预测和控制煤岩在开采过程中的破坏行为提供了理论依据，对于提高煤炭开采的安全性和效率具有重要意义。 此外，文中还引用了一系列关于煤炭开采、岩层运动、煤岩动力灾害防治等方面的研究成果，展示了当前煤炭行业在深部开采、环境保护、灾害预警等方面的最新进展和技术挑战。这些研究不仅深化了我们对煤岩力学特性的认识，也为未来的技术创新和工程实践提供了理论支持。 基于CT扫描的煤岩裂隙特征研究为理解煤岩的破坏机制提供了新的视角，同时也为煤炭行业的可持续发展提供了科技支撑。通过这种非破坏性的检测手段，可以更准确地评估煤岩的稳定性，预防和减轻开采过程中的地质灾害，保障煤矿作业的安全。