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裂隙岩体单元注浆扩散规律及强度演化模拟
1
作者 张二蒙 刘浪 +3 位作者 许延春 费宇 耿济世 蔺亚兵 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期207-222,共16页
为研究含粗糙裂隙岩体充填程度对改造后岩体强度的影响机制,采用数值试验方法,分析了具有节理粗糙度系数(Joint Roughness Coefficient, JRC)表征的粗糙裂隙内浆液扩散规律,并基于裂隙浆液典型时刻充填特征,开展了考虑不同粗糙度和充填... 为研究含粗糙裂隙岩体充填程度对改造后岩体强度的影响机制,采用数值试验方法,分析了具有节理粗糙度系数(Joint Roughness Coefficient, JRC)表征的粗糙裂隙内浆液扩散规律,并基于裂隙浆液典型时刻充填特征,开展了考虑不同粗糙度和充填度的改造岩体单轴压缩试验(UCS)与常法相刚度(CNS)条件下直剪试验,形成了浆液充填规律与改造岩体强度关系串联分析方法。结果表明:粗糙裂隙内浆液流动具有层流/紊流特征,平滑裂隙内浆液受裂隙壁面剪切力较小,易维持层流状态;粗糙裂隙对浆液的流动起到控制作用,靠近壁面处出现涡流。改造岩体的抗压强度与裂隙充填度成正比关系;完全充填裂隙塑性区由双“X”型逐渐变为单“X”型;裂隙未充填部分边界无有效约束,最大最小主应力差值较大。浆液凝固后,由于黏聚力与空间侵占共同作用,限制了裂隙凸台相对滑动,增加了裂隙初始摩擦力与接触面积,改造岩体抗剪强度提高。CNS边界条件下,剪切应变的增加导致应力集中程度增加;注浆体内新生微裂纹发育速度随剪切应变增加逐步提高,注浆体应力分布特征与内部微裂纹发育规律一致。研究成果为分析裂隙岩体内部浆液扩散规律与改造后岩体强度演化提供了试验依据。 展开更多
关键词 粗糙裂隙岩体 节理粗糙度系数(JRC) 浆液扩散规律 充填度 改造岩体 单轴压缩试验(UCS) 直剪试验 岩体强度
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多场耦合作用下裂隙岩体注浆扩散数值模拟研究
2
作者 李彦江 王斌 +3 位作者 郭康 程高杰 李文博 郭振宇 《能源与环保》 2025年第9期263-272,共10页
研究煤岩裂隙中浆液扩散过程及降渗规律对于强化注浆堵漏效果具有重要意义,推导了浆液流动方程以及浆液封堵裂隙质量守恒方程,根据浆液对煤体裂隙结构影响推导了裂隙和渗透率变化方程,构建了浆液流动耦合理论模型。在理论模型基础上,根... 研究煤岩裂隙中浆液扩散过程及降渗规律对于强化注浆堵漏效果具有重要意义,推导了浆液流动方程以及浆液封堵裂隙质量守恒方程,根据浆液对煤体裂隙结构影响推导了裂隙和渗透率变化方程,构建了浆液流动耦合理论模型。在理论模型基础上,根据现场地质条件确定数值模拟初始条件及边界条件,对裂隙煤体注浆浆液扩散效果及降渗规律开展了数值模拟研究。结果表明,对密闭墙周围采取注浆,使这一区域内破碎岩体的强度及整体性得到加强,提高了围岩的承载能力;注浆压力从5 MPa增至8 MPa时,渗透率降幅由2个数量级增至5个数量级,但压力超过7 MPa后降渗效率趋缓,综合考虑经济性与效果,推荐注浆压力为7~8 MPa;注浆间距由1.5 m增至2.5 m时,浆液扩散速率降低30%,封堵效率下降。模拟结果表明,注浆间距为1.7~2.0 m,可实现浆液有效扩散(覆盖半径≥1.2 m)与钻孔成本的最优平衡。 展开更多
关键词 裂隙岩体 浆液扩散 防漏风 数值模拟
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岩石直接拉伸与压缩变形的循环加载实验与双模量本构模型 被引量：33
3
作者 余贤斌 谢强 +2 位作者 李心一 纳裕康 宋战平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期988-993,共6页
采用一种可对同一岩石试样进行单轴压缩和直接拉伸试验的岩石试样试验装置,对5种岩石进行了压缩和拉伸循环加载试验。结果表明,对于其中压缩平均变形模量ECA较拉伸平均模量ETA大得多的3种岩石(ECA/ETA分别等于2,2.5和6),拉伸下的卸载平... 采用一种可对同一岩石试样进行单轴压缩和直接拉伸试验的岩石试样试验装置,对5种岩石进行了压缩和拉伸循环加载试验。结果表明,对于其中压缩平均变形模量ECA较拉伸平均模量ETA大得多的3种岩石(ECA/ETA分别等于2,2.5和6),拉伸下的卸载平均模量ETAUN远大于ETA,且ETAUN约等于ECA。因此,虽然这几种岩石压缩下的变形可近似视为弹性的,拉伸下的变形却是非弹性或塑性的。一些研究者对ET<<EC的岩石引用了压缩和拉伸下均为线弹性但ET≠EC的双线弹性本构模型。本文的结果则表明,已知一种岩石的ET≠EC,不等于双线弹性模型能适用于该种岩石。对于这类拉伸变形为塑性的岩石,必须发展更复杂的本构模型。 展开更多
关键词 岩石 循环加载 直接拉伸 双模量 塑性变形 本构关系
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煤岩变形力学特性及其对渗透性的控制 被引量：37
4
作者 孟召平 王保玉 +2 位作者 谢晓彤 薛彦东 杜星原 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1342-1347,共6页
通过煤岩力学试验研究了煤岩物理力学性质和煤岩全应力-应变过程中的渗透规律。研究结果表明:煤的力学强度相对煤层顶底板岩石具有低强度、低弹性模量和高泊松比特性,易于产生塑性变形;在全应力-应变过程中具有明显应变软化现象的煤样,... 通过煤岩力学试验研究了煤岩物理力学性质和煤岩全应力-应变过程中的渗透规律。研究结果表明:煤的力学强度相对煤层顶底板岩石具有低强度、低弹性模量和高泊松比特性,易于产生塑性变形;在全应力-应变过程中具有明显应变软化现象的煤样,在微裂隙闭合和弹性变形阶段,煤岩体积被压缩,煤岩渗透率随应力的增大而略有降低或渗透率变化不大;在煤岩的弹性极限后,随着应力的增加,煤岩进入裂纹扩展阶段,煤岩体积应变由压缩转为膨胀,煤岩渗透率先是缓慢增加然后随着裂隙的扩展而急剧增大;在煤岩峰值强度后的应变软化阶段煤岩渗透率达到极大值,然后均急剧降低,峰后煤岩的渗透率普遍大于峰前。在全应力-应变过程中应变软化现象不明显或者具有应变硬化现象的煤样,煤岩全应力-应变过程中最大渗透率主要发生峰值前的塑性变形阶段,在煤岩峰值强度后的应变硬化阶段,随着煤岩应力的增大,煤岩渗透率减小,峰后煤岩的渗透率普遍小于峰前。 展开更多
关键词 煤岩变形 力学特性 渗透性 全应力-应变
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不同侧压下沉积岩石变形与强度特征 被引量：49
5
作者 孟召平 彭苏萍 凌标灿 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期15-18,共4页
基于沉积岩石类型,系统地研究了在不同侧压条件下不同岩性岩石的力学特征.研究表明,沉积岩的变形和强度以及破坏机制与其所承受的有效侧压大小有关,不同岩性岩石的刚度和强度均随侧压的增大而增大;不同岩性岩石的应变软化性态和破坏机... 基于沉积岩石类型,系统地研究了在不同侧压条件下不同岩性岩石的力学特征.研究表明,沉积岩的变形和强度以及破坏机制与其所承受的有效侧压大小有关,不同岩性岩石的刚度和强度均随侧压的增大而增大;不同岩性岩石的应变软化性态和破坏机制也均随侧压的增大而发生转化. 展开更多
关键词 沉积岩石 侧压 变形 强度 岩石变形
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巷道围岩强度弱化规律及其应用 被引量：23
6
作者 张农 侯朝炯 +1 位作者 杨米加 贺永年 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期133-135,共3页
认为软岩巷道稳定性应采用动态支护的观点分析．用巷道周边位移表达的损伤因子来描述围岩阶段性变形特征及破坏过程，分析与之对应的围岩强度弱化规律，在此基础上提出了喷锚注分阶段加固技术，并对合理滞后注浆时间的确定进行了研究．... 认为软岩巷道稳定性应采用动态支护的观点分析．用巷道周边位移表达的损伤因子来描述围岩阶段性变形特征及破坏过程，分析与之对应的围岩强度弱化规律，在此基础上提出了喷锚注分阶段加固技术，并对合理滞后注浆时间的确定进行了研究．最后。 展开更多
关键词 巷道 岩石强度 损伤因子 分阶段加固 弱化规律
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岩石强度损伤及其环境效应实验模拟研究 被引量：15
7
作者 谭卓英 刘文静 +2 位作者 闭历平 梁祖荣 邱海涛 《中国矿业》 北大核心 2001年第4期50-53,共4页
在不同酸 (H2 SO4 、HNO3 及HCL)及浓度 (1%、 5 %及 10 % )条件下 ,对大理岩和辉绿岩的强度损伤及环境效应 ,进行了静水条件下的单因素摸拟和室内风化模拟 。
关键词 酸化 溶出 强度损伤 环境效应 岩石 实验模拟
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岩石抗压强度的尺寸效应 被引量：190
8
作者 刘宝琛 张家生 +1 位作者 杜奇中 涂继飞 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第6期611-614,共4页
在7种岩石的力学试验基础上，研究了岩石抗压强度的尺寸效应。由试验结果获得一个经验公式，与试验结果的对比令人满意。
关键词 尺寸效应 抗压强度 岩石力学 矿山
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围岩塑性松动压力Caquot公式的推广和改进 被引量：11
9
作者 范文 俞茂宏 +1 位作者 石耀武 孙萍 《西安工程学院学报》 CAS 2003年第1期33-36,共4页
　基于俞茂宏统一强度理论,推导出了塑性松动压力的统一解,可以广泛适用于不同的围岩类型,Caquot(卡柯)公式为其特例。当不同程度地考虑σ2的影响时,可得出一系列的围岩松动压力。
关键词 统一强度理论 弹塑性 松动压力 围岩
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岩石考虑中间主应力Hoek-Brown强度参数分析 被引量：8
10
作者 许宏发 王发军 +1 位作者 江淼 王武 《解放军理工大学学报（自然科学版）》 EI 北大核心 2012年第6期635-639,共5页
为了进行深部地下工程稳定性分析,准确建立岩石强度准则,利用考虑中间主应力的Hoek-Brown强度准则,将σ2+σ3作为自变量,σ1-σ3作为应变量,对国外学者所做的7组(白云岩、石灰岩、粗面岩、砂岩、页岩、大理岩和闪岩)真三轴压缩强度试验... 为了进行深部地下工程稳定性分析,准确建立岩石强度准则,利用考虑中间主应力的Hoek-Brown强度准则,将σ2+σ3作为自变量,σ1-σ3作为应变量,对国外学者所做的7组(白云岩、石灰岩、粗面岩、砂岩、页岩、大理岩和闪岩)真三轴压缩强度试验数据进行了拟合分析。采用多次拟合逼近方法,结合各参数的物理特点,给出了合理的参数取值或计算公式。分析结果表明,对于应力强度比κ介于1.5～8之间的高应力状态,考虑中间主应力Hoek-Brown岩石强度准则(σ1-σ3=σc[m(σ2+σ3)/(2σc)+s]n)与试验较吻合,其中参数n可取0.4,s可取1,m与应力强度比κ之间符合幂函数关系,可用公式m=1.5κ1.8计算。 展开更多
关键词 岩石强度 Hoek—Brown 中间主应力 高应力 应力强度比
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不同加载路径饱和岩石力学特征的试验研究 被引量：6
11
作者 卢应发 田斌 +1 位作者 余天堂 邵建富 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A01期5065-5071,共7页
不同加载路径对岩石强度特征、变形特征和破坏特征存在影响。据此，探讨饱和岩石在排水、非排水、比例加载、侧向卸载、在不同偏应力状态下注水和非排水（但在不同偏应力状态下水压力卸载）等加载情况下以及在常规三轴试验和拥有循环加... 不同加载路径对岩石强度特征、变形特征和破坏特征存在影响。据此，探讨饱和岩石在排水、非排水、比例加载、侧向卸载、在不同偏应力状态下注水和非排水（但在不同偏应力状态下水压力卸载）等加载情况下以及在常规三轴试验和拥有循环加载的三轴试验等试验方式下，岩体的强度特征、各向异性变形特征和破坏特征。试验结果表明：循环加载、饱和岩石在不同偏应力状态下注水、非排水但在不同应力状态下水压力卸载、比例加载和侧向卸载等具有降低岩石强度、增加岩体变形以及水压力对岩石具有劈裂破坏作用等特征，这些力学特征对岩土工程具有现实意义。 展开更多
关键词 岩石力学 不同加载路径 强度特征 变形特征 破坏特征 各向异性 水力效应
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煤系地层岩石单轴抗压强度统计分析 被引量：11
12
作者 祁连光 杨科 +1 位作者 陆伟 闫书缘 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第2期100-103,共4页
为解决岩性、试验环境和物理环境等因素导致岩石单轴抗压强度测定过程中出现的随机性和模糊性问题,对淮南矿区11-2号煤层顶板岩石进行单轴压缩试验,获得了88组试验数据,以单轴抗压强度为因变量,弹性模量和天然密度为自变量,运用SPSSI9.... 为解决岩性、试验环境和物理环境等因素导致岩石单轴抗压强度测定过程中出现的随机性和模糊性问题,对淮南矿区11-2号煤层顶板岩石进行单轴压缩试验,获得了88组试验数据,以单轴抗压强度为因变量,弹性模量和天然密度为自变量,运用SPSSI9.0专业数理统计软件建立多元非线性回归模型,并运用该模型对淮南矿区13号煤层顶板岩石单轴抗压强度进行预测。结果表明:多元线性回归模型能够较好地预测岩石的单轴抗压强度,为煤系地层有关工程设计及试验估算岩石单轴抗压强度提供参考。 展开更多
关键词 单轴压缩试验 单轴抗压强度 天然密度 弹性模量
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典型岩石和土的Skempton系数特征 被引量：11
13
作者 卢应发 郑俊杰 柴华友 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1847-1851,共5页
在理论分析和试验研究基础上,主要探讨了具有典型代表性的岩石和土(砂岩、粘土、重塑土)在饱和非排水状态下、在不同围压下和不同加载率下Skempton系数的变化规律以及发生这种规律的基本原因。提出了对结构性较强的孔隙介质,必须加以考... 在理论分析和试验研究基础上,主要探讨了具有典型代表性的岩石和土(砂岩、粘土、重塑土)在饱和非排水状态下、在不同围压下和不同加载率下Skempton系数的变化规律以及发生这种规律的基本原因。提出了对结构性较强的孔隙介质,必须加以考虑水的压缩性的基本观点,这种研究对三峡库区岩体和土体的力学特性和坝基及堤防施工具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 岩石力学 饱和 非排水 Skempton系数 水的压缩性
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加热温度变化对岩石强度的影响 被引量：10
14
作者 张晶瑶 张凤鹏 +2 位作者 马万昌 赵阳囤 金校元 《金属矿山》 CAS 北大核心 1996年第12期6-8,共3页
为了评价南芬露天矿矿石的热破碎性，利用点荷载方法，试验研究不同加热温度条件下磁铁石英岩和赤铁石英岩两种矿石强度的变化．结果表明，在加热温度达到４００℃之后，矿石强度明显下降．这一强度变化规律对分析火钻扩孔的可行性很有... 为了评价南芬露天矿矿石的热破碎性，利用点荷载方法，试验研究不同加热温度条件下磁铁石英岩和赤铁石英岩两种矿石强度的变化．结果表明，在加热温度达到４００℃之后，矿石强度明显下降．这一强度变化规律对分析火钻扩孔的可行性很有意义． 展开更多
关键词 热破碎性 岩石强度 火钻扩孔 矿石
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圆盘厚度对岩石抗拉强度公式的影响性研究 被引量：13
15
作者 张盛 梁亚磊 李大伟 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2009年第4期450-454,共5页
为了考察平台巴西圆盘破坏的起裂点位置,保证其测试岩石抗拉强度的有效性,探讨了厚度对平台巴西圆盘测试抗拉强度的影响.基于Griffith强度准则,采用三维有限元软件,分析了不同厚度平台巴西圆盘中心轴线上等效应力σG的分布规律,并提出了... 为了考察平台巴西圆盘破坏的起裂点位置,保证其测试岩石抗拉强度的有效性,探讨了厚度对平台巴西圆盘测试抗拉强度的影响.基于Griffith强度准则,采用三维有限元软件,分析了不同厚度平台巴西圆盘中心轴线上等效应力σG的分布规律,并提出了2个能够消除厚度影响的平台巴西圆盘测试岩石抗拉强度的公式.结果表明,最先起裂位置发生在圆盘的端面中心点,而不是内部中心点,采用1倍直径厚度的试样时,圆盘端面中心点的等效应力σG是其内部中心点的1.62倍.如果使用常用公式确定岩石抗拉强度,建议采用小于0.3倍圆盘直径厚度的试样,其理论相对误差能控制在5.91%以下. 展开更多
关键词 抗拉强度 平台巴西圆盘 三维 厚度 有限元
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微波照射对岩石强度的影响研究 被引量：46
16
作者 戴俊 孟振 吴丙权 《有色金属（选矿部分）》 CAS 北大核心 2014年第3期54-57,共4页
岩石破碎作业有很多新兴的方法,微波辅助机械破岩便是其中之一。研究该方法的关键是掌握微波照射对岩石强度的影响规律。采用特制的微波设备,通过微波照射岩石,研究岩石在微波照射下的强度变化。通过改变微波对岩石照射的强度和时间,测... 岩石破碎作业有很多新兴的方法,微波辅助机械破岩便是其中之一。研究该方法的关键是掌握微波照射对岩石强度的影响规律。采用特制的微波设备,通过微波照射岩石,研究岩石在微波照射下的强度变化。通过改变微波对岩石照射的强度和时间,测得不同情况下岩石强度,最后得出微波照射对岩石强度的影响规律:微波对岩石的照射时间越长、微波的强度越大,对岩石强度的影响也就明显。该方法的研究有利于微波辅助机械破岩方法的实现,可以使岩石破碎作业方法更加多样化,岩石破碎作业的费用大大降低,工人的工作环境得到改善。 展开更多
关键词 微波照射 微波穿透 岩石强度变化
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基于正态分布置信区间分析法求岩石单轴抗压强度 被引量：6
17
作者 王浩 牟宗龙 +1 位作者 易恩兵 王云峰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第4期13-15,共3页
为求得更准确的岩石单轴抗压强度,基于岩石单轴抗压强度实验室测定方法,分析了实验室岩石试件测试过程中由于试件尺寸、试件含水率、实验仪器等因素引起的试验误差,因而采用求平均值法处理试验数据结果与实际结果相差较大。因此据参数... 为求得更准确的岩石单轴抗压强度,基于岩石单轴抗压强度实验室测定方法,分析了实验室岩石试件测试过程中由于试件尺寸、试件含水率、实验仪器等因素引起的试验误差,因而采用求平均值法处理试验数据结果与实际结果相差较大。因此据参数估计中标准正态分布N(0,1)的t分布性质,引入一个与众数相关的新函数,对试验数据进行置信区间分析,得出岩石单轴抗压强度为47.59MPa,与求平均值法得到的46.74MPa相比更接近现场实测值49.00MPa,表明置信区间分析法优于求平均值法。 展开更多
关键词 岩石单轴抗压强度 置信区间 参数估计 T分布
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不规则岩矿块抗压强度测定方法 被引量：4
18
作者 宦秉炼 段希祥 +2 位作者 古德生 赵奕虹 陈孝华 《有色金属》 CSCD 2003年第4期135-139,共5页
使用分形、混沌理论建立理论上较为严谨的确定不规则岩矿块强度的新方法。测定不规则岩矿块体的最大尺寸、最小尺寸、质量等物理参数后进行直接加压试验,由试验数据计算抗压强度。生产实践表明,所得强度数据准确、符合实际情况,而且简... 使用分形、混沌理论建立理论上较为严谨的确定不规则岩矿块强度的新方法。测定不规则岩矿块体的最大尺寸、最小尺寸、质量等物理参数后进行直接加压试验,由试验数据计算抗压强度。生产实践表明,所得强度数据准确、符合实际情况,而且简单易行,无需加工试件。 展开更多
关键词 不规则岩矿块 抗压强度 测定 破碎 强度 形状系数 分形
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岩石点荷载强度与标准抗压强度的相关性研究 被引量：10
19
作者 齐玉俊 侯克鹏 彭国诚 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2012年第3期36-38,共3页
从大量的点荷载实验入手,对点荷载实验得到的抗压强度进行了统计分析,同时用相差系数分析了点荷载实验得到的抗压强度与室内实验得到的抗压强度的接近性,并计算分析了点荷载转化系数的特点。研究结果表明,点荷载试验强度与单轴抗压强度... 从大量的点荷载实验入手,对点荷载实验得到的抗压强度进行了统计分析,同时用相差系数分析了点荷载实验得到的抗压强度与室内实验得到的抗压强度的接近性,并计算分析了点荷载转化系数的特点。研究结果表明,点荷载试验强度与单轴抗压强度之间有良好的相关性,但其转化系数的取值在22周围波动,精确的转化系数需要做一定的试验求得。 展开更多
关键词 点荷载强度 单轴抗压强度 相差系数 转化系数
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煤岩强度原位快速测试技术与应用 被引量：6
20
作者 马万祥 陈治中 汪占领 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第2期22-24,共3页
为获取煤岩体真实单轴抗压强度,介绍了煤岩体抗压强度井下原位测试方法,并应用此法对枣泉煤矿东、西翼采区进行了煤岩体强度现场实测。结果表明:枣泉煤矿二煤平均单轴抗压强度17 MPa以上。顶板粉砂岩和细砂岩的抗压强度为42～55 MPa;砂... 为获取煤岩体真实单轴抗压强度,介绍了煤岩体抗压强度井下原位测试方法,并应用此法对枣泉煤矿东、西翼采区进行了煤岩体强度现场实测。结果表明:枣泉煤矿二煤平均单轴抗压强度17 MPa以上。顶板粉砂岩和细砂岩的抗压强度为42～55 MPa;砂质泥岩和泥岩抗压强度24～34MPa;炭质泥岩抗压强度较低,为11～15 MPa。基于井下煤岩体抗压强度实测数据应用于巷道支护设计,更符合井下实际情况,设计的合理性与可靠性显著提高,巷道支护状况得到明显改善。 展开更多
关键词 煤岩单轴强度 原位测试 钻孔触探法 巷道支护
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