水耦合作用下高压空气冲击煤岩破裂规律与声发射响应试验研究

来源：振动与冲击杂志2025年第2期北京时间：

作者：马衍坤5956000,，张正锐,，张纪辉,

单位：1.安徽理工大学煤矿深井开采灾害防治技术科技研发平台，安徽淮南232001；2.河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室，河南焦作454150；3.安徽理工大学矿山安全高效开采安徽省高校工程技术研究中心，安徽淮南232001

摘要：为探寻煤岩体高效致裂新技术，提出了水耦合高压空气冲击致裂煤岩的思路，利用自主研发的高压空气冲击致裂煤岩体真三轴试验系统，设计了五种钻孔不耦合系数(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0)，开展了水耦合作用下高压空气致裂煤岩试验，借助动态气压监测与声发射检测手段，研究了煤岩体裂缝形态、气压曲线及能量释放规律。结果表明：水耦合作用显著提高了高压空气的能量利用率，使试块产生的水平及竖直裂缝长度明显大于空气耦合时；水耦合时试块的破裂面无碎屑出现，而空气耦合时试块破裂面出现了较多碎屑；随着钻孔不耦合系数的增大，试块裂缝长度呈现先增大后减小的趋势，当钻孔不耦合系数为2.0时，裂缝长度达到峰值，此时试块产生的裂缝网络最为丰富；致裂过程的气压曲线呈现起裂、扩展和贯通三个阶段，水耦合作用时气压峰值均大于空气耦合时；声发射信号主要集中在扩展阶段，水耦合时声发射信号响应更为剧烈，且以多簇形式出现，而空气耦合时则以单簇形式出现；当钻孔不耦合系数为2.0时，声发射累积能量和累积事件数均达到峰值。<br>

关键词：冲击致裂；真三轴；水耦合；声发射能量