Forscher decken Einfluss zyklischer dynamischer Störungen auf die Entwicklung und Zonierung von Kohlegestein auf

In Kohlegesteinsformationen gibt es viele Mikrorisse, und die Ausdehnung dieser Mikrorisse ist der innere Katalysator für die makroskopische Zerstörung des Kohlegesteins. Darüber hinaus ändert sich der Zustand des Gasvorkommens mit der Ausdehnung der Mikrorisse. In der technischen Praxis erfordert der Großteil des Kohlegesteins zyklische Operationen beim Sprengaushub oder mechanischen Bohren, und die dynamische Belastung des Kohlegesteins ist eine zyklische Stoßbelastung.

In einer neuen Studie veröffentlicht im Journal Geohazard-Mechanikhat eine Gruppe von Forschern aus China den Schädigungsverlauf von Kohlegestein unter dynamischer und statischer Belastung aufgedeckt.

„Technische Felsmassive unterliegen einer bestimmten statischen Lastbedingung, bevor sie dynamische Lasten tragen, wie etwa die Abbaufront (bidirektional) von Tunneln und die Abbaufront (unidirektional). Bei Tiefbausituationen verursacht eine hohe Bodenspannung erhebliche Veränderungen der kritischen Aufprallfestigkeit von Gesteinsmaterialien“, erklärt einer der Autoren der Studie, Professor Wang Aiwen vom Institut für Felsmechanik bei Katastrophen an der Universität Liaoning.

„Daher ist die Untersuchung der Aufprallfestigkeit von Felsmassen unter verschiedenen statischen Lastbedingungen von wichtiger richtungsweisender Bedeutung für die Ingenieurpraxis.“

Das Team entdeckte, dass die Stoßfestigkeit von Kohlegestein durch lokale statische Belastungsbeschränkungen erhöht wird und dass die Schadensentwicklung von Kohlegestein deutliche Zonenmerkmale aufweist. „Durch die lokale statische Belastungsbeschränkung weist auch die Rissausbreitung in Kohlegestein ausgeprägte Zonenmerkmale auf, die sich hauptsächlich als Zugrisse an der Oberfläche manifestieren. Darüber hinaus weisen die Zonenmuster des Schadensfaktors und des Makrorisswachstums eine bemerkenswerte Konsistenz auf“, fügt Wang hinzu.

Laut dem Hauptautor Dr. Liu Yihong handelt es sich hierbei um eine neue Entdeckung in Bezug auf die Schadenseigenschaften von Kohlegestein unter dynamischer und statischer Belastung. Er sagt: „Bislang gab es keinen Bericht über die Auswirkungen dynamischer Einwirkungen auf Kohlegestein unter ungleichmäßiger statischer Belastung. Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse Wissenschaftler dazu ermutigen, den dynamischen Versagensmechanismus von Kohle und Gestein unter lokalen statischen Belastungen weiter zu untersuchen, um die Schutzarbeiten an technischen Felsmassiven zu steuern.“