煤系岩石冲击倾向性试验与力学性质研究

"煤系岩石冲击倾向性试验研究" 本文详细探讨了煤系岩石的冲击倾向性，这是煤炭和岩石介质固有的属性。作者孟召平和潘结南通过显微定量分析和冲击倾向性试验，揭示了碎屑岩的岩石学特征如何影响其宏观力学性质和冲击倾向性。研究发现，碎屑颗粒的含量、粒径大小以及矿物形态对岩石的力学特性和冲击倾向性有显著影响。 具体来说，随着碎屑颗粒含量的增加，岩石的强度和刚性提高，导致岩石变得更加脆性，弹性能指数和冲击能指数也随之增加。这表明岩石在承受轴向应力达到峰值强度后，直至完全破坏的时间缩短，冲击倾向性增强。此外，颗粒粒径增大，例如从砂质泥岩、粉砂岩到砂岩的转变，粗粒的粒柱状矿物增多，而细粒的片状矿物减少，进一步增强了岩石的强度和刚性。这种变化使得岩石在集中应力作用下更容易发生脆性破坏，且破坏过程更为剧烈，冲击倾向性也随之增强。 冲击地压是一种严重的矿山安全问题，它在高应力环境下导致煤岩体瞬间破坏，并伴有大量煤岩粉的突出，可能引发井巷破坏和人员伤亡。岩石的冲击倾向性是触发冲击地压的内在因素之一，而岩石的矿物成分和微观结构等岩石学特性是决定其冲击倾向性的关键因素。过去的研究提出了多种冲击倾向性的评价指标，如弹性能指标（WET）、脆性指标修正值（BIM）、能量耗散指标（K）、能量指标（PES）、动态破坏时间（DT）、有效释放率（BER）、脆性指标、能量释放率（ERR）等。这些指标分别从不同角度反映了岩石的弹性能、脆性、能量消耗和破坏特性。 弹性能指数是一个重要的冲击倾向性指标，它反映了岩石在单轴压缩下峰前蓄能和耗能的状况，能够有效地表征岩石在应力作用下的动态响应。因此，通过深入研究岩石的这些特性，可以更好地理解和预测矿井中的冲击地压风险，从而采取预防措施，确保矿山的安全运营。 这项研究不仅丰富了我们对煤系岩石冲击倾向性的认识，还提供了评估和预测矿井冲击地压的新视角，对于矿山安全管理和灾害防控具有重要的理论和实践意义。