山西寿阳15号煤层弹性参数研究：动静关系与影响

"山西寿阳15号煤层动静弹性参数实验研究" 这篇研究论文主要探讨了山西寿阳15号煤层的动静态弹性参数，包括波速、弹性模量和泊松比，以及它们与煤岩力学性质之间的关系。研究采用了SD-I型声波检测仪来测定超声波速度，通过MTS815岩石伺服试验机进行煤岩的强度实验。 首先，研究人员发现煤岩的单轴抗压强度与纵波速度之间存在良好的指数关系。这意味着随着纵波速度的增加，煤岩的单轴抗压强度也相应增大。这种关系对于预测煤层的稳定性及潜在的矿山灾害预防具有重要意义，因为高强度的煤岩通常更能抵抗外部压力，不容易发生破裂或崩塌。 其次，煤岩的动静态弹性模量之间建立了线性关系。动态弹性模量是指在快速加载条件下的弹性响应，而静态弹性模量是在缓慢加载下的弹性响应。研究显示，煤岩在动态条件下的弹性模量高于静态条件，这可能是因为动态加载时材料内部的应力波传播更快，导致更大的应变能储存。这一发现对于理解和模拟煤岩在不同工况下的行为非常关键。 再者，煤岩的动静态泊松比表现出正相关性。泊松比是材料在弹性范围内剪切变形与纵向变形比例的无量纲量，反映了材料的横向应变。正相关意味着无论是动态还是静态加载，煤岩的横向应变随着纵向应变的变化趋势基本一致。这对于评估煤层在开采过程中的变形特性以及潜在的滑移风险具有指导作用。 最后，论文提供的煤岩动静态参数间的拟合关系式为后续研究提供了理论基础和实用工具。这些关系式可以用于预测煤岩的力学性质，对煤矿的设计、开采和安全评估提供科学依据。 该研究通过实验方法深入分析了山西寿阳15号煤层的力学特性，尤其是波速、弹性模量和泊松比等关键参数，揭示了它们之间的内在联系，对煤层气开发、矿产资源的合理利用以及矿井安全具有深远的实践意义。