(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210418065.2 (22)申请日 2022.04.20 (71)申请人 内蒙古科技大学 地址 014010 内蒙古自治区包头市昆都仑 区阿尔丁大街7号 (72)发明人 陈光波　田志超　刘业娇　郑有伟　 (74)专利代理 机构 青岛锦佳专利代理事务所 (普通合伙) 37283 专利代理师 黄钰 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种煤岩组合体能量分布试验确定方法 (57)摘要 本发明提供了一种煤岩组合体能量分布试 验确定方法， 涉及冲击地压防治技术领域。 本发 明的煤岩组合体能量分布试验确定方法， 包括如 下步骤： 步骤1、 构建煤岩组合体力学模型； 步骤 2、 制作煤岩组合体标准试件； 步骤3、 轴向压缩加 载试验； 步骤4、 数据处理。 本发明的煤岩组合体 能量分布试验确定方法， 基于煤岩结构特征和力 学特性构建煤岩组合体力学模型， 开展煤岩组合 体轴向压缩加载试验， 利用应力 ‑应变曲线准确 获得煤岩组合体中的能量分布， 对于明确冲击地 压能量积聚关键层位、 快速缩小防冲区域、 有效 提高防冲效率具有重要的科 学价值和工程 意义。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 114910349 A 2022.08.16 CN 114910349 A 1.一种煤岩组合体能量分布试验确定方法， 其特 征在于， 所述方法包括如下步骤： 步骤1、 构建煤岩组合体力学模型 煤岩组合体受载条件下发生破坏， 煤体部分发生破坏时， 岩体部分处于弹性阶段， 忽略 岩体部分微小的耗散能， 将 岩体部分简化 为弹性体； 步骤2、 制作煤岩组合体标准试件 从煤矿现场采集煤岩试样， 对煤岩试样进行加工制作成符合工程实际煤岩比例的煤岩 组合体标准试件； 步骤3、 轴向压缩加载 试验 在煤岩组合体标准试件整体外表面贴附应变片， 在煤岩组合体标准试件的煤体部分和 岩体部分的外表面分别贴附应 变片， 将应 变片通过信号线缆连接应 变仪； 计算机通过加载控制单元信号连接岩石刚性试验机， 通过计算机及加载控制单元对岩 石刚性试验机进行加载设置， 其中， 岩石刚性试验机的加载 方式为位移加载； 将煤岩组合体标准试件放置于岩石刚性试验机的压头之间， 压头上设置应力传感器， 应力传感器通过信号线缆连接计算机， 由岩石刚性试验机对煤岩组合体标准试件施加轴向 压缩加载， 在岩石刚性试验机加载过程中， 由应变仪采集应变数据， 由计算机通过应力 传感 器采集应力数据； 步骤4、 数据处 理 根据采集的应力数据及应变数据绘制煤体部分的应力 ‑应变曲线和煤岩组合体的应 力‑应变曲线； 由煤体部分的应力 ‑应变曲线和煤岩组合体的应力 ‑应变曲线， 利用图形积分法计算煤 体部分的峰前积聚 能量为EC和煤岩组合体的峰前积聚 能量为E； 岩体部分的峰前积聚 能量ER为： ER＝E－EC； 则煤体部分和岩体部分积聚 能量所占比例： 式中， PC－煤岩组合体中煤体部分积聚 能量占比； PR－煤岩组合体中岩体部分积聚 能量占比。 2.根据权利要求1所述的一种煤岩组合体能量分布试验确定方法， 其特 征在于， 步骤2中， 煤岩组合体标准试件 满足如下 标准： 试件两端面不平行度不大于0.01mm， 试件两端直径偏差不大于0.02mm， 试件的外形为 直径50mm、 高100mm的圆柱体。 3.根据权利要求1所述的一种煤岩组合体能量分布试验确定方法， 其特 征在于， 步骤4中， 获取不同围压条件下的煤体部分、 岩体部分积聚 能量及能量占比。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114910349 A 2一种煤岩组合体能量分布试验确定方 法 技术领域 [0001]本发明涉及冲击地压防治技术领域， 具体地说是涉及一种煤岩组合体能量分布试 验确定方法。 背景技术 [0002]冲击地压作为煤矿最为典型和常见的地质动力灾害， 在内蒙、 山西、 山东、 陕西、 黑 龙江、 河南、 河北、 安徽等地区广泛存在， 严重威胁着煤矿安全生产和人员生命安全。 随着煤 炭资源开采深度不断加深、 开采广度不断加大， 冲击地压发生的频次和 烈度显著增加。 冲击 地压是积聚在煤岩系统中的能量达到储能极限后突然释放而发生的。 而煤岩系统是 由软、 硬不同的岩(煤)层相间互层而构成的， 每种岩层的能量积聚能力也具有明显差异， 这势必 会造成煤岩系统中能量分布不均的问题。 地下 空间中， 煤体和岩 体不是独立存在的， 冲击地 压的发生不仅受到煤体和岩 体自身结构的影响， 更 受到“煤体‑岩体”复合结构(下称 煤岩组 合体)的影响。 若能准确获得煤岩组合体能量积聚规律， 对于揭示煤岩组合体失稳破坏 机制 具有较好的参考价值， 同时对于明确冲击地压能量积聚关键层位、 快速缩小防冲区域、 有效 提高防冲效率具有重要的科 学价值和工程 意义。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种煤岩组合体能量分布试验确定方法， 以准确确定煤岩 组合体中的能量分布。 [0004]为了达到上述目的， 本发明所采用的技 术解决方案如下： [0005]一种煤岩组合体能量分布试验确定方法， 所述方法包括如下步骤： [0006]步骤1、 构建煤岩组合体力学模型 [0007]煤岩组合体受载条件下发生破坏， 煤体部分发生破坏时， 岩体部分处于弹性阶段， 忽略岩体部分微小的耗散能， 将 岩体部分简化 为弹性体； [0008]步骤2、 制作煤岩组合体标准试件 [0009]从煤矿现场采集煤岩试样， 对煤岩试样进行加工制 作成符合工程实际煤岩比例的 煤岩组合体标准试件； [0010]步骤3、 轴向压缩加载 试验 [0011]在煤岩组合体标准试件整体外表面贴附应变片， 在煤岩组合体标准试件的煤体部 分和岩体部分的外表面分别贴附应 变片， 将应 变片通过信号线缆连接应 变仪； [0012]计算机通过加载控制单元信号连接岩石刚性试验机， 通过计算机及加载控制单元 对岩石刚性试验机进行加载设置， 其中， 岩石刚性试验机的加载 方式为位移加载； [0013]将煤岩组合体标准试件放置于岩石刚性试验机的压头之间， 压头上设置应力传感 器， 应力传感器通过信号线缆连接计算机， 由岩石刚性试验机对煤岩组合体标准试件施加 轴向压缩加载， 在岩石刚性试验机加载过程中， 由应变仪采集应变数据， 由计算机通过应力 传感器采集应力数据；说　明　书 1/5 页 3 CN 114910349 A 3