CN111665135A - 顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度的试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度的试验装置及方法，第一步、制备煤岩组合体试件，并在煤层和岩层的表面粘贴应变片；第二步、将煤岩组合体试件放入耐高压密封腔体内；第三步、试验条件包括充气压力和加载速度，利用刚性试验机进行煤岩组合体的压缩破坏力学试验，试验过程中采集应变片数据以及试验机的应力、应变，获得岩体的应力‑应变、煤岩组合体试件应力‑应变曲线；第四步、计算并绘制煤体的应力‑应变曲线；第五步、根据岩体、煤体的应力‑应变曲线，利用图形积分法分别计算每一部分对应的能量，得到ECR和ECC，计算顶板岩体能量对煤岩组合体失稳破坏的影响程度η。可指导现场采取针对性的措施进行岩体自身能量的卸除。
Description
技术领域
本发明涉及一种顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度的试 验装置及方法，属于试验方法技术领域。
背景技术
随着煤矿开采深度和强度的增加，深部高应力环境造成煤层、顶板及其组 合结构冲击危险性显著增强，具有冲击倾向性煤岩体内的蕴藏的弹性能是复合 动力灾害发生的重要能量源，在煤岩动力灾害孕育过程中弹性能的积聚、转化、 耗散等规律直接决定了灾害发生的可能性；冲击-突出复合煤岩动力灾害是深 部条件下高应力、高瓦斯压力、坚硬顶板等多因素综合作用的结果，是煤炭深 部开采过程中面临的严重问题。因此，掌握深部开采条件下煤岩组合体的力学 特性及其能量变化规律可为深部煤岩瓦斯复合动力灾害发生机理的研究奠定 基础。
煤岩组合体的失稳破坏呈现与单煤、单岩不一样的特征，其破坏情况更加 符合煤矿现场工程实际情况。由于岩石刚度和强度一般大于煤的刚度和强度， 岩石部分的存在势必会影响到煤的失稳破坏，通常是煤体发生破坏，岩石保持 弹性变化。如果忽略岩石自身变形和结构变化的影响，那么就无法准确获得真 实的煤体和煤岩组合体失稳破坏特性以及能量变化规律。因此，研究顶板岩体 对煤岩组合体失稳破坏影响程度的试验装置并基于此开展系列试验室试验，获 得更加接近于现场工程煤岩破坏的真实变化规律，对于揭示深部开采条件下煤 岩组合体失稳破坏机制、以及煤岩瓦斯复合动力灾害发生机制具有重要的现实 意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明第一目的在于提供一种顶板岩体弹性能对 煤岩组合体失稳破坏能量贡献度的试验装置，本发明的第二目的在于提供顶板 岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度的试验方法。
为了实现本发明的上述第一目的，本发明提供了一种顶板岩体弹性能对煤 岩组合体失稳破坏能量贡献度试验装置，包括动力加载模块，所述动力加载模 块向耐高压密封腔体提供动力，所述耐高压密封腔体模块包括耐高压密封腔体 和底部承载台，其特征在于：所述耐高压密封腔体由两块半圆筒形腔体对接而 成，两块半圆筒形腔体通过卡箍体锁紧密封，煤岩组合体试件置于耐高压密封 腔体内，所述耐高压密封腔体内的底部设置有T形底座用于支撑煤岩组合体试 件，所述耐高压密封腔体内的顶部设置有T形垫块用于压紧煤岩组合体试件； 所述耐高压密封腔体上设置有通气端口，该通气端口通过导气管与气瓶相连， 所述导气管上设置有控制阀、气压表和气压传感器；所述底部承载台包括试验 机承载台和垫块，所述T形底座通过垫块支撑在试验机承载台上，所述煤岩组 合体试件的岩层和煤层表面均粘贴有多片应变片，所述应变片的引线通过耐高 压密封腔体上的引线端口与应变仪相连，所述动力加载模块包括T形刚性压头 和刚性试验机，所述刚性试验机通过T形刚性压头向紧煤岩组合体试件施加动 力，所述气压传感器的气压信号输出端与电脑的气压信号输入端相连，所述应 变仪的应变信号输出端与电脑的应变信号输入端相连。
目前的耐高压密封腔体为圆筒形，不方便试件安装，本发明的耐高压密封 腔体由两块半圆筒形腔体对接而成，便于试样的装样、拆样、以及破坏后形态 的观察、试验导线的连接。可在对接面安装密封圈。本试验装置能完成含瓦斯 条件下煤岩组合的破坏试验，实现了含瓦斯煤岩组合体失稳破坏过程中岩石部 分、煤岩组合体应力应变的全过程的实时同步监测。
上述方案中：所述T形刚性压头和T形底座与耐高压密封腔体内壁之间设 置有密封圈。
上述方案中：所述耐高压密封腔体外设置有可拆卸把手。
上述方案中：所述试验机承载台下方设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆 与试验机承载台的底面相连，所述液压缸用于调节试验机承载台的高低。
上述方案中：所述垫块为多块。
本发明的第二目的是这样实现的：一种顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳 破坏能量贡献度试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、基于岩层厚度与煤层厚度比、不同岩性制备煤岩组合体试件，并 在煤层和岩层的表面粘贴应变片；
第二步、将煤岩组合体试件放入耐高压密封腔体内，将应变片的引线通过 耐高压密封腔体上的引线端口与应变仪相连，将气压传感器的气压信号输出端 与电脑的气压信号输入端相连，所述应变仪的应变信号输出端与电脑的应变信 号输入端相连；
第三步、设置试验条件，试验条件包括充气压力和加载速度，利用刚性试 验机进行煤岩组合体的压缩破坏力学试验，试验过程中采集应变片数据以及试 验机的应力、应变，获得岩体的应力-应变、煤岩组合体试件应力-应变曲线；
第四步、根据岩体、煤岩组合体的应力-应变曲线，计算并绘制煤体的应 力-应变曲线；
第五步、根据岩体、煤体的应力-应变曲线，利用图形积分法分别计算每 一部分对应的能量，得到ECR和ECC，计算顶板岩体能量对煤岩组合体失稳破坏 的影响程度η；
其中ECR表示岩体对煤体作用的能量,ECC表示煤体达到峰值后残余强度 点所耗散的总能量。
ECR＝ER-EeR-EsR-EdR＝(SOAH-SGDAH-SOMQ-SQMNDG)VR
其中ER表示岩体积聚的总能量；EeR表示岩体自身应变恢复消耗的弹性能；EsR表示岩体峰前压密阶段的耗散量；EdR表示岩体卸载点残余的能量；VR为顶板 岩体的体积；S为岩体应力-应变曲线中对应的面积，其中O点为坐标原点，A 点为峰值点，D点为岩石应变回弹点，M点为岩石的压密阶段的结束点，Q点、 G点、H点分别为M点、G点和A点在横坐标上的投影点，N点为从D点做与横 坐标的平行线与应力-应变曲线的交点；
ECC＝EC+EdC-EeC＝(SOCJ+SJCFL-SPFL)VC
ECC表示煤体达到峰值后残余强度点所耗散的总能量；EC表示煤体在峰前 积聚的能量；EdC表示煤体峰后破坏消耗的能量；EeC表示煤体在峰后F点所剩 余的能量；VC为煤体的体积，S为煤体应力-应变曲线中对应的面积，其中O 点为原点，C点为峰值点，F点为残余强度点，J点、L点分别表示C点和F 点在横坐标上的投影点，P点为F点以试件弹性模量为斜率做斜线与横坐标的 交点。
根据试验得到的应力应变曲线，分别计算力学破坏过程中含瓦斯煤岩组合 体、煤体、岩体各自积聚应变能、耗散能，分析组合体破坏过程中岩体对煤体 的能量传递量化特征。利用弹塑性力学理论定义岩石积聚弹性能对组合体力学 破坏的影响系数，分析不同条件下含瓦斯煤岩组合体破坏的影响系数变化。
煤岩组合体破坏过程中，可实现岩体单独的破坏监测，上部岩体的不同会 对煤体的破坏造成不同的影响，本发明研究岩体到底作用了多少能量，传递了 多少能量给煤体破坏，了解岩体传递的能量占煤体破坏消耗总能量的一个情 况。如果这种比例过大，将会造成顶板岩体诱导加剧煤体的破坏，从而指导现 场采取针对性的措施进行岩体自身能量的卸除。
附图说明
图1是本发明的试验装置的示意图。
图2为岩石、煤样及组合体轴向应力-应变曲线。
图3为岩体应力-应变曲线。
图4为煤体应力-应变曲线。
具体实施方式：
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验装置由动力 加载模块、耐高压密封腔体模块、煤岩组合体试件1组成。
煤岩组合体试件1的上层为岩层，下层为煤层。
耐高压密封腔体模块包括耐高压密封腔体2和底部承载台，耐高压密封腔 体2由两块半圆筒形腔体对接而成(图中未具体表现出来)，两块半圆筒形腔 体通过卡箍体14锁紧密封，耐高压密封腔体2沿轴线设置用于装煤岩组合体 试件1的中心孔，耐高压密封腔体2的两端分别设置有T形底座安装孔和T 形垫块安装孔，T形底座安装孔和T形垫块安装孔的孔径大于中心孔，它们的 轴线与中心孔同轴。煤岩组合体试件1置于耐高压密封腔体2的中心孔内，T 形底座3安装在T形底座安装孔中，用于支撑煤岩组合体试件1，T形垫块4 安装在T形垫块安装孔中用于压紧煤岩组合体试件1。耐高压密封腔体2上设 置有通气端口，通气端口通过导气管与气瓶5相连向耐高压密封腔体2内通气， 导气管上设置有控制阀6、气压表7和气压传感器8。气压传感器8的气压信 号输出端与电脑15的气压信号输入端相连。
底部承载台包括试验机承载台9和垫块10，T形底座3通过垫块10支撑 在试验机承载台9上，垫块10为多块。试验机承载台9下方设置有液压缸11， 液压缸11的活塞杆与试验机承载台9的底面相连，液压缸11用于调节试验机 承载台9的高低。
煤岩组合体试件1的岩层和煤层表面均粘贴有多片应变片12，应变片12 两两相对于中轴线对称安装，应变片12的引线通过耐高压密封腔体上的引线 端口与应变仪13相连。应变仪13的应变信号输出端与电脑15的应变信号输 入端相连。
耐高压密封腔体2外设置有可拆卸把手。
动力加载模块向耐高压密封腔体2提供动力。
动力加载模块包括T形刚性压头16和刚性试验机(图中未画出)，刚性试 验机通过T形刚性压头16向紧煤岩组合体试件1施加动力，T形垫块4通过 压力关节轴承18与T形刚性压头16下端相连。
T形刚性压头16和T形底座与耐高压密封腔体2内壁之间设置有密封圈 17。
顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验方法：
第一步、基于岩层厚度与煤层厚度比、不同岩性制备煤岩组合体试件，并 在煤层和岩层的表面粘贴应变片，应变片两两对称安装，即相对于中心线对称 安装。
第二步、将煤岩组合体试件放入耐高压密封腔体内，将应变片的引线通过 耐高压密封腔体上的引线端口与应变仪相连，将气压传感器的气压信号输出端 与电脑的气压信号输入端相连，应变仪的应变信号输出端与电脑的应变信号输 入端相连。
第三步、设置试验条件，试验条件包括充气压力和加载速度等，利用刚性 试验机进行煤岩组合体的压缩破坏力学试验，试验过程中采集应变片数据以及 试验机的应力、应变，获得岩体的应力-应变、煤岩组合体试件应力-应变曲线；
第四步、根据岩体、煤岩组合体的应力-应变曲线，计算并绘制煤体的应 力-应变曲线，煤体的应力与岩体的应力相等。各部分应力应变曲线如下：
第五步、根据岩体、煤体的应力-应变曲线，利用图形积分法分别计算每 一部分对应的能量，得到ECR和ECC，计算顶板岩体能量对煤岩组合体失稳破坏 的影响程度η；
其中ECR表示岩体对煤体作用的能量,ECC表示煤体达到峰值后残余强度 点所耗散的总能量。
具体的
ECR＝ER-EeR-EsR-EdR＝(SOAH-SGDAH-SOMQ-SQMNDG)VR
其中ER表示岩体积聚的总能量；EeR表示岩体自身应变恢复消耗的弹性能；EsR表示岩体峰前压密阶段的耗散量；EdR表示岩体卸载点残余的能量；VR为顶板 岩体的体积；S为岩体应力-应变曲线中对应的面积，其中O点为坐标原点，A 点为峰值点，D点为岩石应变回弹点，M点为岩石的压密阶段的结束点，Q点、 G点、H点分别为M点、G点和A点在横坐标上的投影点，N点为从D点做与横 坐标的平行线与应力-应变曲线的交点，见岩体应力-应变曲线。
ECC＝EC+EdC-EeC＝(SOCJ+SJCFL-SPFL)VC
ECC表示煤体达到峰值后残余强度点所耗散的总能量；EC表示煤体在峰前 积聚的能量；EdC表示煤体峰后破坏消耗的能量；EeC表示煤体在峰后F点所剩 余的能量；VC为煤体的体积，S为煤体应力-应变曲线中对应的面积，其中O 点为原点，C点为峰值点，F点为残余强度点，J点、L点分别表示C点和F 点在横坐标上的投影点，P点为F点以试件弹性模量为斜率做斜线与横坐标的 交点，见煤体应力-应变曲线。弹性模量指单向应力状态下应力除以该方向的 应变。
不同岩性：采用的岩石高度比煤体高度1:1的组合方式，加载速率为 0.48mm/min，瓦斯压力为0.3MPa下，改变岩体岩性测得的η如下表：
试件采用的“粉砂岩-煤样”组合体，加载速率为0.48mm/min，瓦斯压力 为0.3MPa，不同煤岩厚度比下测得的η如下表：
试件采用的组合方式为岩煤高度比2:1的“粉砂岩-煤样”组合，加载速 率(0.48mm/min)，不同瓦斯压力下测得的η如下表：
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替 换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验装置，包括动力加载模块，所述动力加载模块向耐高压密封腔体提供动力，所述耐高压密封腔体模块包括耐高压密封腔体和底部承载台，其特征在于：所述耐高压密封腔体由两块半圆筒形腔体对接而成，两块半圆筒形腔体通过卡箍体锁紧密封，煤岩组合体试件置于耐高压密封腔体内，所述耐高压密封腔体内的底部设置有T形底座用于支撑煤岩组合体试件，所述耐高压密封腔体内的顶部设置有T形垫块用于压紧煤岩组合体试件；所述耐高压密封腔体上设置有通气端口，该通气端口通过导气管与气瓶相连，所述导气管上设置有控制阀、气压表和气压传感器；所述底部承载台包括试验机承载台和垫块，所述T形底座通过垫块支撑在试验机承载台上，所述煤岩组合体试件的岩层和煤层表面均粘贴有多片应变片，所述应变片的引线通过耐高压密封腔体上的引线端口与应变仪相连，所述动力加载模块包括T形刚性压头和刚性试验机，所述刚性试验机通过T形刚性压头向紧煤岩组合体试件施加动力，所述气压传感器的气压信号输出端与电脑的气压信号输入端相连，所述应变仪的应变信号输出端与电脑的应变信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验装置，其特征在于：所述T形刚性压头和T形底座与耐高压密封腔体内壁之间设置有密封圈。
3.根据权利要求2所述顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验装置，其特征在于：所述耐高压密封腔体外设置有可拆卸把手。
4.根据权利要求1-3任一项所述顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验装置，其特征在于：所述试验机承载台下方设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆与试验机承载台的底面相连，所述液压缸用于调节试验机承载台的高低。
5.根据权利要求4所述顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验装置，其特征在于：所述垫块为多块。
6.一种顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、基于岩层厚度与煤层厚度比、不同岩性制备煤岩组合体试件，并在煤层和岩层的表面粘贴应变片；
第二步、将煤岩组合体试件放入耐高压密封腔体内，将应变片的引线通过耐高压密封腔体上的引线端口与应变仪相连，将气压传感器的气压信号输出端与电脑的气压信号输入端相连，所述应变仪的应变信号输出端与电脑的应变信号输入端相连；
第三步、设置试验条件，试验条件包括充气压力和加载速度，利用刚性试验机进行煤岩组合体的压缩破坏力学试验，试验过程中采集应变片数据以及试验机的应力、应变，获得岩体的应力-应变、煤岩组合体试件应力-应变曲线；
第四步、根据岩体、煤岩组合体的应力-应变曲线，计算并绘制煤体的应力-应变曲线；
第五步、根据岩体、煤体的应力-应变曲线，利用图形积分法分别计算每一部分对应的能量，得到ECR和ECC，计算顶板岩体能量对煤岩组合体失稳破坏的影响程度η；
其中ECR表示岩体对煤体作用的能量,ECC表示煤体达到峰值后残余强度点所耗散的总能量。
7.根据权利要求7所述顶板岩体弹性能对煤岩组合体失稳破坏能量贡献度试验方法，其特征在于：
ECR＝ER-EeR-EsR-EdR＝(SOAH-SGDAH-SOMQ-SQMNDG)VR
其中ER表示岩体积聚的总能量；EeR表示岩体自身应变恢复消耗的弹性能；EsR表示岩体峰前压密阶段的耗散量；EdR表示岩体卸载点残余的能量；VR为顶板岩体的体积；S为岩体应力-应变曲线中对应的面积，其中O点为坐标原点，A点为峰值点，D点为岩石应变回弹点，M点为岩石的压密阶段的结束点，Q点、G点、H点分别为M点、G点和A点在横坐标上的投影点，N点为D点做与横坐标的平行线与应力-应变曲线的交点；
ECC＝EC+EdC-EeC＝(SOCJ+SJCFL-SPFL)VC
ECC表示煤体达到峰值后残余强度点所耗散的总能量；EC表示煤体在峰前积聚的能量；EdC表示煤体峰后破坏消耗的能量；EeC表示煤体在峰后F点所剩余的能量；VC为煤体的体积，S为煤体应力-应变曲线中对应的面积，其中O点为原点，C点为峰值点，F点为残余强度点，J点、L点分别表示C点和F点在横坐标上的投影点，P点为F点以试件弹性模量为斜率做斜线与横坐标的交点。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113092251A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 西安科技大学 | 深部煤岩体冲击地压自适应原位调控方法和系统 |
| CN115795773A (zh) * | 2022-01-20 | 2023-03-14 | 山东科技大学 | 一种煤体灾变时顶板弹性能贡献率影响因素的分析方法 |
| CN116106091A (zh) * | 2022-01-20 | 2023-05-12 | 山东科技大学 | 深部含瓦斯煤体失稳灾变时的顶板弹性能贡献率估算方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104502453A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 河南理工大学 | 含瓦斯煤岩试样纵波测试装置 |
| WO2015176615A1 (zh) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | 马立强 | 一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法 |
| US20170059462A1 (en) * | 2014-05-22 | 2017-03-02 | China University Of Mining And Technology | Device and method using infrared radiation to observe coal rock fracture development process |
| CN107576774A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-12 | 西安科技大学 | 单轴压缩下含瓦斯煤岩力学特性模拟实验装置及方法 |
| CN108827774A (zh) * | 2018-06-23 | 2018-11-16 | 东北石油大学 | 煤岩脆性评价方法 |
| CN109269902A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-25 | 山东科技大学 | 一种加载刚度可调岩石力学试验系统及试验方法 |
| CN110261220A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-09-20 | 田成林 | 一种考虑顶板影响的矿井复合型动力灾害模拟试验方法 |
| CN110296892A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-10-01 | 中国矿业大学(北京) | 基于能量分析的岩石材料损伤演化过程中特征应力确定方法 |
| CN110836953A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-25 | 天地科技股份有限公司 | 测试煤岩组合体分区储能特性的方法及装置 |
| CN111272545A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 田成林 | 一种考虑顶板影响的矿井复合型灾害模拟试验系统及方法 |
| CN111272544A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 山东科技大学 | 一种基于煤矿深部开采诱发复合型动力灾害的试验方法 |
| CN111289388A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-16 | 山东科技大学 | 一种考虑损伤效应的煤岩组合体冲击倾向性评价方法 |
-
2020
- 2020-07-13 CN CN202010667110.9A patent/CN111665135B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015176615A1 (zh) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | 马立强 | 一种煤岩裂隙发育红外辐射监测试验方法 |
| US20170059462A1 (en) * | 2014-05-22 | 2017-03-02 | China University Of Mining And Technology | Device and method using infrared radiation to observe coal rock fracture development process |
| CN104502453A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 河南理工大学 | 含瓦斯煤岩试样纵波测试装置 |
| CN107576774A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-12 | 西安科技大学 | 单轴压缩下含瓦斯煤岩力学特性模拟实验装置及方法 |
| CN108827774A (zh) * | 2018-06-23 | 2018-11-16 | 东北石油大学 | 煤岩脆性评价方法 |
| CN109269902A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-25 | 山东科技大学 | 一种加载刚度可调岩石力学试验系统及试验方法 |
| CN110261220A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-09-20 | 田成林 | 一种考虑顶板影响的矿井复合型动力灾害模拟试验方法 |
| CN111272545A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 田成林 | 一种考虑顶板影响的矿井复合型灾害模拟试验系统及方法 |
| CN111272544A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 山东科技大学 | 一种基于煤矿深部开采诱发复合型动力灾害的试验方法 |
| CN110296892A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-10-01 | 中国矿业大学(北京) | 基于能量分析的岩石材料损伤演化过程中特征应力确定方法 |
| CN110836953A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-25 | 天地科技股份有限公司 | 测试煤岩组合体分区储能特性的方法及装置 |
| CN111289388A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-16 | 山东科技大学 | 一种考虑损伤效应的煤岩组合体冲击倾向性评价方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| H. ALKAN: "Rock salt dilatancy boundary from combined acoustic emission and triaxial compression tests", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND MINING SCIENCES》 * |
| ZHAN-BO CHENG: "Laboratory investigation of the mechanical properties of coal-rock combined body", 《 BULLETIN OF ENGINEERING GEOLOGY AND THE ENVIRONMENT》 * |
| 肖晓春: "组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价", 《岩土力学》 * |
| 苏承东: "饱水对煤层顶板砂岩单轴压缩破坏能量影响的分析", 《实验力学》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113092251A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 西安科技大学 | 深部煤岩体冲击地压自适应原位调控方法和系统 |
| CN115795773A (zh) * | 2022-01-20 | 2023-03-14 | 山东科技大学 | 一种煤体灾变时顶板弹性能贡献率影响因素的分析方法 |
| CN116106091A (zh) * | 2022-01-20 | 2023-05-12 | 山东科技大学 | 深部含瓦斯煤体失稳灾变时的顶板弹性能贡献率估算方法 |
| CN115795773B (zh) * | 2022-01-20 | 2023-06-23 | 山东科技大学 | 一种煤体灾变时顶板弹性能贡献率影响因素的分析方法 |
| CN116106091B (zh) * | 2022-01-20 | 2023-07-07 | 山东科技大学 | 深部含瓦斯煤体失稳灾变时的顶板弹性能贡献率估算方法 |
| WO2023138431A1 (zh) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 山东科技大学 | 一种煤体灾变时顶板弹性能贡献率影响因素的分析方法 |
| WO2023138430A1 (zh) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 山东科技大学 | 深部含瓦斯煤体失稳灾变时的顶板弹性能贡献率估算方法 |
| JP7568333B2 (ja) | 2022-01-20 | 2024-10-16 | 山東科技大学 | 深部のガス含有石炭が不安定で災害が発生するときの頂板の弾性エネルギー寄与率の推定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111665135B (zh) | 2023-01-24 |
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