液氮冻融循环作用下饱水煤样力学特性试验研究 论文

液氮注入低渗煤层致裂、增透技术近年来成为提升瓦斯抽采率的重要手段之一。液氮这种超低温流体，通过与煤层的相互作用，引发温度应力，进而导致煤的结构损伤和力学特性变化，直接关系到煤矿的安全开采。为了深入研究液氮冻融循环对煤力学特性的影响，我们选取了纳林河矿的原煤样本进行实验。煤样被制成饱水状态后，接受液氮冻融循环及相关力学特性的测试。这些测试包括波速测试、单轴压缩试验和循环荷载试验，分析液氮作用前后煤样波速、弹性模量、单轴抗压强度、泊松比、压密应变、破坏应变、疲劳寿命和动轴向应变的变化。

研究结果表明，液氮冷冻和冻融循环次数显著影响煤的力学特性。在液氮作用一次后，煤样的波速、弹性模量、单轴抗压强度分别降低了32.9%、0.2%、29.9%，而泊松比和压密应变则分别增加了18.2%和2.1%。当液氮作用次数增加至三次时，煤样的波速、弹性模量和单轴抗压强度的降低幅度更加显著，分别达到了44.9%、20.8%、57.8%，而泊松比和压密应变则分别增加了59.1%和16.7%。这表明，随着液氮冻融循环次数的增加，煤样的结构损伤加剧，其力学性能亦进一步恶化。更多关于液氮冻融循环对材料特性影响的研究，可以参考《冻融循环条件下红砂岩物理力学特性试验研究》。

煤矿安全规程也是进行此类实验的重要依据。为了确保实验的规范性和安全性，建议阅读相关的《煤矿安全规程》文件，这些文件详细阐述了煤矿安全的管理方法与操作标准，对实验设计和安全保障具有重要参考价值。