不同组合条件下煤岩组合体的力学特性

0 引 言

煤矿井下开采过程中，由于采动影响，常常发生因各种围岩体破坏而导致的矿井事故，随着采深的增加，地压增大，煤岩体破坏诱发的地质灾害越来越多。煤层作为围岩体的一部分，不是独立存在的，而是煤岩系统的一部分。对多种工作面回采方式的研究[1]表明，开采过程在引起煤体本身破坏的同时，也会引起邻近顶底板岩体的损坏，进而产生煤岩互层的整体失稳破坏，因此，开采过程须考虑岩层与煤层之间的相互作用。

国内外诸多学者对煤岩组合体力学特性进行了研究。20 世纪70 年代，I.M.Petukhov 等[2]最早提出了煤岩体整体稳定性问题。左建平等[3-6]利用MTS815实验机研究了煤岩体分级加卸载过程中的破坏特性以及单体岩石、煤和煤岩组合体在单轴实验下的声发射特性等。张泽天等[7]对煤岩组合试件进行了单轴压缩和三轴压缩实验研究。郭东明等[8]研究了煤岩组合体的宏观破坏机制。 赵毅鑫等[9-11]讨论了煤岩体受压破坏过程中能量集聚与释放规律。巩思园等[12-14]对煤岩体的声发射特性进行了研究，发现通过煤岩体的声发射特征值及波速的变化可以预测煤岩体动力灾害。肖福坤等[15]利用TAW-2000KN 三轴实验系统和SH-II 声发射系统，对循环载荷下煤样能量转化规律和声发射特征进行了研究。刘杰等[16]研究了不同组合煤岩试样单轴压缩过程的破裂形式、应力应变特性等，分析了岩石强度对于组合试样力学行为的影响。上述学者主要针煤岩体组合整体进行了相关研究，而借助实验手段，开展不同组合方式、不同比例条件下煤岩组合体力学特性的研究尚少见。

笔者将井下煤层和顶底板岩层作简化处理，对不同组合条件下的煤岩组合体进行单轴压缩实验，分析不同组合条件下，组合体的单轴抗压强度、弹性模量、冲击能量指数特性，旨在为煤矿井下开采过程中的煤岩组合力学行为研究提供参考。

1 实 验

1.1 试件

1.1.1 煤岩样

煤岩样来源于峻德煤矿，按照GB/T 23561《煤和岩石物理力学性质测定方法》，对煤、岩取芯、切割、打磨，制成试件，煤岩样如图1所示。

  

图1 煤岩试件Fig. 1 Rock sample

1.1.2 组合体

煤、粗砂岩、细砂岩采用取芯机取样，然后将其切割成高度不等的试件(图2a、2b)，上下端打磨光滑，用胶体黏合互相组合形成组合体，组合体近似标准试件，如图2c所示。

  

图2 煤岩组合试件Fig. 2 Coal-rock combination sample

1.2 方法

实验按照GB/T 23561规定执行。采用TAW-2000KN微机控制电液伺服岩石实验系统，以0.005 mm/s加载。实验中C代表煤，F代表细砂岩，G代表粗砂岩，FCG代表细砂岩-煤-粗砂岩组合体，FGC代表细砂岩-粗砂岩-煤组合体，FG代表细砂岩-粗砂岩组合体。分别对细砂岩、煤、粗砂岩及其组合体(组合单元高度比例不同)进行单轴压缩实验。

2 结果与分析

通过单轴压缩实验，获得煤岩体、组合体物理力学参数，如表1、2所示，其中，σc为单轴抗压强度，E为弹性模量，K为冲击能量指数，Eb为变形能。

表1 煤岩样物理力学参数

Table 1 Physical and mechanical parameters of coal androck samples

  

试件σc/MPaE/MPaEb/kJ峰前峰后KC11．66957．460．0960．0195．053F127．393811．3917．0808．0032．134G53．942472．732．7570．9882．790

注：表中数据为均值。

表2 煤岩组合体物理力学参数

Table 2 Physical and mechanical parameters of coal androck combination samples

  

试件组合比例σc/MPaE/MPaEb/kJ峰前峰后KFCG1∶1∶127．262068．720．3210．1302．4692∶1∶123．491728．850．2790．1152．4263∶1∶119．381430．290．2280．1271．7952∶1∶225．361335．880．2440．1801．3561∶1∶224．282279．950．2100．1381．5221∶1∶336．902970．400．2110．1081．954FGC1∶1∶121．081613．990．1760．1181．4922∶1∶131．422635．310．2390．0693．4643∶1∶136．492662．390．5140．2272．2642∶2∶144．143623．070．6890．3152．1871∶2∶130．983266．340．3950．1782．2191∶3∶127．121936．530．3890．2841．340FG1∶130．223502．350．2550．1751．4572∶150．754500．880．4210．1832．3013∶153．074226．360．6930．2852．4421∶343．434127．090．3300．1901．7371∶230．188538．100．1780．2140．832

注：表中数据为均值。

2.1 单轴抗压强度

从图4c可以看出， FCG组合体弹性模量随着粗砂岩所占比例的增加，经历一个增大—减小—增大的过程，当粗砂岩占比高度为33%时，出现一个波峰，然后减小，当粗砂岩高度占比为40%时，出现一个波谷。总体来看，随着粗砂岩所占比例的增大，组合体弹性模量增大。FGC组合体弹性模量随着粗砂岩所占比例的增加，经历一个减小—增大—减小的过程，然后减小，当粗砂岩高度占比为33%、40%、60%时，分别出现波谷、波峰、波谷。

  

图3 组合单元占比与组合体单轴抗压强度的关系Fig. 3 Relation between combination uniaxial compressive strength and proportion of combination unit

从图3a可以看到，组合体单轴抗压强度大于煤体单轴抗压强度，小于粗砂岩、细砂岩单轴抗压强度。FCG组合体的单轴抗压强度，随着组合体中细砂岩所占比例的增加，大体呈减小趋势。FGC组合体的单轴抗压强度，随着组合体中细砂岩所占比例的增加有所波动。分析认为,细砂岩-煤-粗砂岩组合体中，煤体处于细砂岩与粗砂岩之间，呈夹持状态，相比单个煤试件，组合体单轴抗压强度有所提高。由于组合体的组合单元内部可能存在微小裂隙,各组合单元间因人为黏合造成人工缺陷，从而导致组合体强度出现波动性。

经济转型农业结构调整的主要内容之一就是发展蔬菜保护地生产，而大力推广保护地蔬菜生产高产、优质、高效集成技术可有力地促进农业产业化进程和县域经济发展。

FCG组合体与FGC组合体相比，煤与粗砂岩位置交换，各自占比不变。FGC组合体单轴抗压强度平均值为31.90 MPa，FCG组合体单轴抗压强度平均值为26.10 MPa，FGC组合体比FCG组合体强度大，这是因为FCG组合体中，煤处在细砂岩、粗砂岩之间， FGC组合体中，煤处于粗砂岩与实验机加压板之间，相比而言，加压板刚度比粗砂岩大很多，所以强度有所提升。可见，组合体中煤(软弱夹层)所在的位置对组合体整体强度影响较大。

从图3b可以看出，在煤高度占比为20%时，随着细砂岩比例的增大，FCG组合体单轴抗压强度减小。FGC组合体强度先增大后减小。从整个变形趋势来看，随着煤所占比例的增加，组合体强度降低。相同比例条件下，FGC强度大于FCG强度。这说明组合件中煤(软弱夹层位置)的组合位置对组合件整体强度影响较大。

从图3c 可以看出， FCG组合体单轴抗压强度随着粗砂岩所占比例的增加，经历一个增大—减小—增大的过程，当粗砂岩高度占比为33%时，出现一个波峰，然后减小，直至粗砂岩高度占比为50%时，出现一个波谷，然后，组合体单轴抗压强度又随着粗砂岩所占比例的增大而增大。总体来看，随着粗砂岩所占比例的增大，组合体单轴抗压强度增大。FGC组合体单轴抗压强度随着粗砂岩占比的增加，经历一个减小—增大—减小的过程，然后减小，直至粗砂岩高度占比为33%、40%、60%时，分别出现波谷、波峰、波谷。

比较图3a和3c可知，粗砂岩高度占比为60%时，FCG组合体单轴抗压强度最大，粗砂岩所占比例是影响FCG组合体单轴抗压强度的主要因素。粗砂岩、细砂岩高度占比均为40%时，FGC组合体单轴抗压强度最大，粗砂岩、细砂岩两组合单元共同对FGC组合体单轴抗压强度造成影响。

从图3a也可以看到，随着细砂岩所占比例的增大，FG组合体强度先减小后增大。组合体单轴抗压强度小于细砂岩、粗砂岩的单轴抗压强度。分析认为，随着细砂岩所占比例增大，加压过程中组合体由于各组合单元内原生裂隙及人工制作组合件造成的缺陷等发生变形破坏，从而导致强度降低。另外，随着细砂岩所占比例增大，粗砂岩所占比例减少，组合体不容易破坏，强度增大。

2.2 弹性模量

结合实验结果，分析组合单元细砂岩、煤、粗砂岩所占比例与组合体FCG、FGC、FG的弹性模量之间的关系，结果如图4所示。

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对于生成网络G，原来是接收一个无意义的噪声z，输出一个图像G（x，z）。而对于图像翻译任务来说，G的输入显然应该是一张图像x，而这里不仅接收图像x，还接收文本描述特征φ（t），用这两部分共同生成一个图像 G（x，φ（t））。

  

图4 组合单元占比与组合体弹性模量的关系Fig. 4 Relation between combination elastic modulus and proportion of combination unit

[2] Petukhov I M， Linkov A M． The theory of post-failure deformations and the problem of stability in rock mechanics[J]． InternationalJournal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts， 1979, 16(2): 57-76.

坚持环保标准，打造绿色环保企业。按照《水十条》要求及黑龙江省委省环保厅的统一部署，公司全面启动加油站地下储罐防渗漏治理工作，制定详细整改计划，倒排工期，统筹安排地下储罐防渗漏治理改造工作。目前，在营加油站全部完成油气回收改造，经检测合格率达100%。2018年计划完成60座双层罐改造，力争2019年底完成率100%。规范危险废物处置，严控“三废”排放。对库站进行环保技术升级改造，安装油污水处理装置、设置应急事故池等环保措施，坚决杜绝违规处置和违规排放。

(2)煤体所处的位置对组合体单轴抗压强度、弹性模量、冲击能量指数均有较大影响。

从图4b可以看到，煤高度占比为20%条件下，随着细砂岩比例的增大，FCG组合体弹性模量先减小后增大，总体来说，随着细砂岩所占比例的增大，组合体弹性模量增大。FGC组合体弹性模量先增大后减小，总体来说，随着煤所占比例的增大，组合体弹性模量有波动。这说明煤的位置对组合体弹性模量影响较大。

结合实验结果，分析组合单元细砂岩、煤、粗砂岩所占比例与组合体FCG、FGC、FG的单轴抗压强度之间的关系,结果如图3所示，其中,x为组合体中组合单元高度所占百分比。

科研机构主导型联盟定位在标准研制、课题研究等重点领域，如中国BIM发展联盟、福建、广东、山西地区的BIM联盟，在编制BIM标准、开展BIM技术研究等方面发挥出重要作用。

[1] 谢和平， 周宏伟， 刘建锋， 等． 不同开采条件下采动力学行为研究[J]． 煤炭学报， 2011， 36(7): 1067-1074．

为激发各成员高校的参与意识，提高其在联盟发展中的贡献率，联盟每年设置一个轮值主席单位，一般由成员高校轮流担任，负责根据联盟工作计划，组织年度联盟成员大会，组织、实施、协调联盟各项活动，争取各类外部资源支持联盟活动，汇报联盟年度工作进展。轮值主席由轮值主席单位的一位校领导担任，若一方轮值主席单位轮空，由该方常设主席单位兼任，联盟的首届轮值主席单位由常设主席单位担任。

由图4a也可看出， FG组合体弹性模量为4 978.96 MPa，随着细砂岩所占比例的增大，组合体弹性模量变化有一定波动，但均大于细砂岩的弹性模量。

2.3 冲击能量指数

结合实验结果，分析组合单元细砂岩、煤、粗砂岩所占比例与组合体FCG、FGC、FG的冲击能量指数之间的关系，结果如图5所示。

从图5a可以看出，随着细砂岩所占比例的增大，FCG、FGC组合体冲击能量指数呈波动性变化，FCG比例1∶1∶1时冲击能量指数最大。当细砂岩高度占比为50%时，FCG、FGC组合体冲击能量指数均出现一个波峰，说明细砂岩比例50%是一个危险点。组合单元在相同比例不同位置条件下，FCG组合体冲击能量指数为1.920，FGC组合体为2.161，FGC组合体冲击能量指数大于FCG组合体，说明煤体位置对组合体冲击能量指数影响较大。FCG、FGC组合体冲击能量指数均小于细砂岩、煤、粗砂岩的冲击能量指数，说明组合形式对组合体冲击能量指数有较大影响。

  

图5 组合单元占比与组合体冲击能量指数的关系Fig. 5 Relation between combination impact energy index and proportion of combination unit

从图5b可以看出，随着煤所占比例的增大，FCG、FGC组合体冲击能量指数呈波动性变化。煤高度占比为20%条件下，随着细砂岩比例增大，FCG组合体冲击能量指数先减小后增大。而同比例组合单元不同位置的FGC组合体，冲击能量指数一直增大，增加了51.2%，说明组合体中煤所处位置对组合体冲击能量指数有较大影响。

从图5c可以看出，随着粗砂岩所占比例的增大，FCG、FGC组合体冲击能量指数呈波动性变化。总的来看，细砂岩所占比例对组合体冲击能量指数影响较大。比较图5a和5c可知， FCG、FGC组合体中，细砂岩、煤体、粗砂岩高度占比分别为50%、25%、25%时，FCG、FGC冲击能量指数均出现一个峰值。

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由图5a也可看出，随着细砂岩所占比例的增大，FG组合体冲击能量指数经历减小—增大变化，当细砂岩高度占比为75%时，冲击能量指数最大。总体来看，随着细砂岩所占比例的增大，FG组合体冲击能量指数增大。

3 结 论

(1)随着粗砂岩所占比例的增大，细砂岩-煤-粗砂岩组合体单轴抗压强度、弹性模量增大。粗砂岩、细砂岩两组合单元高度占比均为40%时，细砂岩-粗砂岩-煤组合体单轴抗压强度、弹性模量最大。随着细砂岩所占比例的增大，细砂岩-粗砂岩组合体单轴抗压强度、弹性模量呈波动性变化，冲击能量指数总体趋势增大。

将2015年6月—2018年6月来我院治疗的早期急性心肌梗死患者共计60例作为研究对象，男性和女性分别为32例和28例；年龄42～73岁，平均年龄（60.6±4.7）岁；包括下壁心肌梗死18例、前壁心肌梗死16例和广泛性前壁心肌梗死26例。本次研究获得了我院伦理委员会的批准。

组合体弹性模量均大于煤的弹性模量，FCG组合体的弹性模量平均值小于粗砂岩的弹性模量，相比来说，同比例不同组合的FGC组合体的弹性模量有所增大，但小于细砂岩的。FGC组合体的弹性模量比FCG组合体弹性模量增加了33.2%，说明煤(软弱夹层)在组合体中所在位置对组合体弹性模量影响较大。

此报道中，作者使用了缓和型变动语中的间接缓和语the committeesaid,还有直接缓和语may，描述了飞机失事的原因。

(3)细砂岩所占比例对组合体冲击能量指数影响较大。细砂岩、煤体、粗砂岩高度占比为50%、25%、25%时，细砂岩-煤-粗砂岩组合体、细砂岩-粗砂岩-煤组合体冲击能量指数均出现一个峰值。

参考文献:

比较图4a和4c可以看出，粗砂岩高度占比为60%时，FCG组合体弹性模量最大，粗砂岩所占比例是影响FCG组合体弹性模量的主要因素。粗砂岩、细砂岩高度占比均为40%时，FGC组合体弹性模量最大。FGC组合体的弹性模量大小由粗砂岩、细砂岩两组合单元共同决定。

从图4a可以看到，FCG组合体的弹性模量随着组合体中细砂岩所占比例的增加总体趋势是减小，弹性模量平均值为1 969.02 MPa。FGC组合体的弹性模量随着组合体中细砂岩所占比例的增加变化波动大，整体规律是先增大后减小,当细砂岩高度占比为50%左右时，弹性模量开始增大，平均值为2 622.94 MPa。分析认为，有所波动是由于组合体内组合单元所含缺陷及加工过程中的人为缺陷造成的。

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县镇两级培训师资力量的强弱是职业农民培育工作取得成功的关键。随着培育新型职业农民工程的实施，各地组建并固化了一批讲师团队伍，师资队伍数量与结构显著改善，质量与水平也有了一定提高。但是，随着编制缩减、人员退休，队伍规模连年“缩小”，尤其是基层一线农技推广人员不断老化，这给农民教育培训师资选拔上带来了极大困难。不久的将来，能够真正从事一线农民培训的人才数量会大大缩减，甚至萎缩，尤其是专业的教师更加缺乏，从而使培育新型农民的工作难以顺利进行。因此，培养和引进人才已经是目前迫在眉睫的一项重要工作[2]。

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在谈及企业发展时，庹明珠笃定的言语中流露出些许骄傲，在他看来，所有努力的背后，并不仅仅是晟图机械的自豪，而是关乎整个中国民族企业的自豪。据他介绍，如今晟图机械所取得的成就无关幸运，而源自十几年前的一句承诺。

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从《隐居》出版的那天起，舆论界便形成了一个根深蒂固的想法： 我是别列多诺夫[40]或斯麦尔佳科夫。 Merci[谢谢]。[3]359