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作者：陈光波;郑绍黄;张俊文;李谭;王二雨;王创业;刘业娇;曹健;张国华;唐薇;高宁;
单位：内蒙古科技大学矿业与煤炭学院;山东科技大学能源与矿业工程学院;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院;黑龙江科技大学;
摘要：大水矿山或富水开采条件下,不同浸水深度环境中煤岩体力学性质严重劣化,影响着煤岩系统的安全稳定。为探讨在不同浸水深度下煤岩力学性质及损伤特征,以典型的煤、砂岩和页岩为研究对象,开展0、20、40、60、80、100 mm等6种不同浸水深度下的轴向压缩和声发射试验,分析其力学损伤及失稳机制。研究结果表明:(1)随浸水深度的增加,煤岩弹性模量、损伤应力和抗压强度逐渐降低,煤岩弹性模量、抗压强度劣化度显著增加,在浸水0～20 mm阶段劣化效应最大。(2)随浸水深度的增加,声发射累计振铃计数和峰值振铃计数逐渐减少;累计能量受浸水深度影响逐渐降低。(3)基于声发射RA-AF,不同浸水深度砂岩试样张拉裂纹与剪切裂纹共存,随浸水深度的增加,张拉裂纹占比逐渐增大,剪切裂纹占比逐渐减小。(4)基于声发射构建煤岩损伤演化模型,从应力–应变曲线、损伤效应、抗压强度三方面进行损伤模型合理性验证。煤岩损伤演化过程可划分为损伤初始阶段、损伤发展阶段和损伤加速阶段,随浸水深度的增加,煤岩损伤变量增加。(5)从“微观–细观–宏观”阐明浸水煤岩多尺度失稳破坏机制:浸水作用下煤岩内部矿物颗粒被溶蚀,矿物颗粒体积减小,载荷作用下矿物颗粒发生微断裂、大断裂、全断裂,煤岩内部萌生新的裂纹并扩展、贯通,宏观上出现裂纹,煤岩失稳破坏。该研究可为浸水深度影响下工程煤岩体的安全稳定、防治及评价提供有益参考。
关键词：浸水深度;;力学行为;;声发射;;损伤模型;;失稳机制
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52304142,52064042,52464014);; 内蒙古自然科学基金资助项目(2025YQ011,2025LHMS05022);; 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费资助项目(2023QNJS108,2024YXXS002,2023QNJS089,2024RCTD015,2023QNJS088)
