材料,岩体密度越小,其抗压强度越小。
试样弹性模量与密度的关系如图4所示。从图4中可以看出,当试样密度为1.96g/cm3、1.93g/cm3、1.87g/cm3时,相应的试样弹性模量为4.6GPa、4.0GPa、2.2GPa。可见,随着试样密度的降低,弹性模量逐渐减小,因此对于同种岩石材料,岩体密度越小,其弹性模量越小。
对于完整试样单轴抗压试验,当试样达到极限强度时,试样发生崩裂性破坏,并产生清脆的声响;当在试样上钻个4孔时,试样单轴抗压强度降低,也产生崩裂性破坏,但破裂碎块块度较小,伴随的声响也较小;当在试样上钻10个孔时,试样单轴抗压强度降低幅度较大,不产生崩裂和明显声响。可见,钻孔能够改变试样的破坏状态。
根据弹塑性理论和冲击倾向性理论,同种岩石材料的弹性模量越大,其塑性越小,发生冲击地压的可能性越大;相反,弹性模量越小,其塑性越大,发生冲击地压的可能性越小。实验表明,钻孔能够改变试样的物理力学性质和破坏状态,降低试样脆性,增加试样塑性,从而降低冲击倾向性。
4 结语
本文探讨了大孔径钻孔卸压防冲的机理,得到如下结论:(1)通过实验研究发现,大直径钻孔能够显著降低试样的强度和弹性模量,改变了其承载能力,进而起到防冲作用;(2)通过数值模拟研究得到,实施多钻孔后,塑性区可以相互贯通,煤层大直径钻孔能够释放煤体中的部分应变能;(3)理论推导了钻孔直径、钻孔间距、钻孔深度的计算公式,并在金庄矿3205工作面冲击地压危险区治理中得到应用,结果表明,该方法得到的钻孔参数能够起到较可靠的防冲作用。
作者简介:田峰(1968-),男,枣庄市金庄生建煤矿副矿长,工程师,研究方向:采矿工程。
(责任编辑:秦逊玉)
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