煤炭学报

作者：赵毅鑫, 杨哲, 谢镕澴, 王涛, 赵良辰,

关键词：里氏硬度, 煤, 冲击倾向性, 能量演化,

判别煤的冲击倾向性是评估煤矿冲击地压危险程度的主要依据之一，考虑到现有判别煤冲击倾向性分级的流程相对复杂。为此，提出了一种基于便携式里氏硬度测试的煤冲击倾向性判别方法。对来自4个煤矿的20个煤样开展里氏硬度测试、纵波波速测试和单轴压缩试验，获取了煤里氏硬度与岩石力学参数之间的拟合关系式，并探究了不同里氏硬度煤样在受压破坏过程中的能量演化规律。定义了描述煤样破坏时能量释放速率的系数KPE，并分析了KPE与传统煤冲击倾向性指标的关联。基于里氏硬度与KPE之间的关联，构建了基于里氏硬度的煤冲击倾向性分级判别准则。为验证该准则的合理性，将其判别结果与国家标准及煤屑弹射质量比F的判别结果进行对比，并在鄂尔多斯盆地某强冲击地压矿井选择了2个工程应用场景进一步对该准则的工程应用效果进行检验。结果表明：煤里氏硬度与单轴抗压强度、弹性模量具有强相关性，而与纵波波速相关性较弱；里氏硬度越大，煤样的储能及释放能力越强。不同冲击倾向煤样的KPE差异显著，且与传统冲击倾向性指标相关性较好，表明KPE可用于煤冲击倾向性分级判别。煤样的KPE与里氏硬度呈幂函数正相关，表明随里氏硬度的增加，煤样的冲击倾向性显著变化。基于便携式里氏硬度测试的煤冲击倾向性分级判别准则与国家标准、煤屑弹射质量比F的判别结果具有较好的一致性，同时在2种工程应用场景下的应用效果良好，表明该方法具有一定的可行性和可靠性。

来源：2025年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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