[发明专利]静载荷下煤岩组合体试件中煤的力学特性试验方法

权利要求书

1.一种静载荷下煤岩组合体试件中煤的力学特性试验方法，其特征在于，包括：

第一步：制作煤岩组合体试件，要求煤岩组合体试件中岩石试件的应变是均匀变化的，在制备好的煤岩组合体试件的每个岩石试件周圈均匀粘贴上多个应变片，然后将煤岩组合体试件安装在静载试验加载系统上，将所有应变片连接在应变仪上；

所述的煤岩组合体试件由1个煤试件和i个岩石试件组成，i＝1或2；

第二步：启动静载试验加载系统，对煤岩组合体试件进行加载试验，在加载过程中，通过试验系统获得煤岩组合体试件整体的应力和应变变化；通过应变仪获得煤岩组合体试件中各岩石试件的应变变化，每个岩石试件的多个应变片测得应变求平均即为该岩石试件的平均应变；

第三步：计算煤岩组合体试件中煤试件的应力和应变，

由于煤岩组合体试件中煤试件与岩石试件是串联关系，所以煤试件、岩石试件与煤岩组合体整体的应力相等，煤试件与岩石试件的轴向变形量之和等于煤岩组合体试件整体的轴向变形量，则煤岩组合体试件加载过程中煤试件的应力为：

σ_C＝σ_Ri＝σ_w (1)

式中σ_C——煤岩组合体试件中煤试件的应力，Pa；

σ_Ri——煤岩组合体试件中第i个岩石试件的应力，Pa；

σ_w——煤岩组合体试件整体的应力，Pa；

根据煤岩组合体试件加载过程中各岩石试件的应变变化，再结合煤岩组合体试件整体的变形情况，即可反推煤岩组合体试件中煤的应变变化，反推公式如下：

式中ε_C——煤岩组合体试件中煤试件的应变；

ΔL——煤岩组合体试件的整体变形量，mm；

ε_Ri——煤岩组合体试件中第i个岩石试件的应变；

L_Ri——煤岩组合体试件中第i个岩石试件的高度，mm；

L_C——煤岩组合体试件中煤试件的高度，mm；

第四步：根据上述获得的煤岩组合体试件中煤试件的应力和应变变化，即可获得煤岩组合体试件中煤试件的应力应变曲线；重复上述1-3步骤，对同类煤岩组合体试件最少进行三次加载试验，每次试验得到一个煤试件的应力-应变曲线，每个应力-应变曲线可以求得一个抗压强度值和一个弹性模量值，多次试验获得的抗压强度和弹性模量分别求平均值，即为煤岩组合体试件中煤试件的抗压强度和弹性模量。

2.如权利要求1所述的静载荷下煤岩组合体试件中煤的力学特性试验方法，其特征在于，所述的应变片采用1000Ω高精度应变片，应变仪采用DH3815N静态应变测试系统。

3.一种监测和判定权利要求1所述的煤岩组合体试件中岩石试件应变均匀变化的方法，其特征在于，

第一步：将煤岩组合体试件安装在静载试验系统上进行加载，获得组合体整体的抗压强度R_C；

第二步：对上述煤岩组合体试件，分两种情况进行考虑，第一种情况：煤岩组合体试件中只含有一个岩石试件或含有两个岩性相同的岩石试件，此时取相应岩性的岩石单体试件，安装在静载试验系统上进行加载，并在试件四周对应方向布置四个声发射传感器，四个声发射传感器连接在PCI-2声发射系统上；在加载过程中PCI-2声发射系统同步接收声发射信号，获得声发射能量和累计数量变化情况；

第二种情况：煤岩组合体试件中只含有两个岩性不同的岩石试件，此时分别取对应岩性的两个岩石单体试件，按第一种情况相同的方法，分别获得两种岩石单体试件加载过程中的声发射能量和累计数量变化情况；

第三步：根据岩石单体试件加载过程中的声发射能量和累计数量变化，分析岩石内微破裂发育扩展规律，推测煤岩组合体加载过程中岩石变形的均匀性，当满足下列条件时，说明岩石变形的均匀性较好，制作的岩石可以使用；

当上述条件不满足时，说明此类岩石变形均匀性差，岩石需要重新制作；式中R_C——煤岩组合体整体的抗压强度；

U_max(0,R_C)——岩石单体试件加载至R_C过程中声发射的最大能量；

U_max——岩石单体试件加载至破坏过程中声发射的最大能量；

q_c——岩石单体试件加载至R_C过程中声发射的累计数量；

q_z——岩石单体试件加载至破坏过程中声发射的累计数量。