松软煤体波速演化规律与破坏程度量化指标

为合理评价松软煤体破坏状态,以淮南矿区潘一煤矿11518回采工作面为背景,选用型煤代替原煤,采用MTS岩石力学实验机及PCI-Ⅱ声发射仪,开展单轴压缩状态下煤体多路径波速实时监测室内试验,分析波速变化特征;基于声波传播规律定义破坏程度量化指标;探究不同破坏阶段煤体介质状态,并开展指标工程应用.研究结果表明:① 随煤体轴向应变的增加,波速呈现平稳、缓慢降低、急剧降低再平稳的基本规律,受载初期,型煤波速平稳,这与岩石材料呈现出的声学特性有所差异.②破坏程度量化指标K为煤体某一破坏阶段纵波经过裂纹时间与完全破坏后纵波经过裂纹时间的比值.③ 随煤体轴向应变的增加,指标先后经历平稳在0附近、缓慢增大、急剧增大再平稳在1左右4个变化阶段,指标演化与煤体表面形态变化具有高吻合性,且与传统损伤变量相比,指标突出裂纹对波速的影响,对破坏的敏感性更强,更能准确反映煤体破坏状态.④依据指标变化规律区划了工作面前方煤体介质状态,在距煤壁26.5 m以远的煤体处于连续介质区;在距煤壁13.5～26.5 m的煤体处于似连续介质区;在距煤壁5.75～13.50 m的煤体处于非连续介质区;在距煤壁距离小于5.75 m的煤体处于散体介质区.研究结果可为量化松软煤体破坏程度,防控围岩失稳灾害提供一种新途径.