构造煤组合体单轴加载下裂隙演化及分形规律

为研究不同占比的构造煤-原生质煤组合体压裂后的裂隙演化规律及分形特征，运用单轴加载试验手段，得到了5种不同占比构造煤组合体的裂隙长度、角度及分形维数演化规律。结果表明，随构造煤占比的增大，组合体抗压强度、弹性模量均呈减小的趋势，而峰值应力应变呈增大的趋势，组合体整体特性向构造煤的脆性特性靠近，破坏形式从剪切破坏逐渐过渡到拉伸破坏。随构造煤占比的增大，主裂隙扩展时间占比由14%增大至59%,主裂隙平均扩展速率由0.76 mm/s增长至2.34 mm/s,主裂隙角度平均变化速率由3.07°/s减小至0.70°/s,煤体交界处的主裂隙角度和主裂隙角度平均变化速率均逐渐减小。随着不断的加载，组合体分形维数逐渐增大，各峰值应力处分形维数普遍分布在0.99～1.31。随着主裂隙角度的变化，全原生质煤试件主裂隙不同角度的分形维数逐渐减小，全构造煤试件主裂隙不同角度的分形维数逐渐增大，其他占比的构造煤组合体不同角度的主裂隙分形维数均先增加后减少，且其变化均发生在各自的煤体交界处。揭示了不同占比的构造煤组合体在加载过程中的裂隙扩展与角度的有关变化规律，为煤矿安全开采提供理论依据。