| 研究概要 |
塊状石炭サンプル(1片が約【70^(mm)】の立方体)を用いた坑道引立直前に高地圧帯が存在し、それにより石炭が破壊するプロセスを室内試験でモニタした。実験時の主な計測項目としては供試体全体の荷重〜変位曲線,AEならびに流出炭の流出状況およびその粒度分布,供試体の破壊モード等である。その結果得られた破壊挙動は荷重〜変位曲線ならびにAEにより、その破壊時の激しさの順に、突出,逐次,流動型の3種に分類され、これらは引立面直前の地圧の大きさのみならず石灰の力学的性質に大きく依存することがわかった。またこのような破壊により、ほとんどの場合引立面奥部には半球状空洞が形成されるが、このプロセスを把握するため数値計算を行なった。すなわち引立面直前に高地圧帯が存在している本実験状況を対象に、その場合供試体内にはどのような応力や変位が誘起されるかを有限要素法をもちい平面ひずみ条件で計算を実施した。計算によると、引立面から奥部に向いせん断応力の高い部分が存在し、しかもこの形状は実験で観察された半球状空洞とほぼ一致することがわかった。すなわち引立面から坑道へ流出する粉炭の形成は引立面付近に存在するせん断応力によるものと考えられる。一方坑道へ流出した粉炭の粒度分布を調べるため、ふるい分けを行ない分布曲線への適合を試みた。その結果本実験で得られた流出炭はRosin-Rammler分布に従うことがわかった。そこで坑内で実際にガス突出が発生した時の粉炭を採取し、この粒度分布を求め比較することにした。試料は3炭鉱でガス突出が発生した際のものであるが、いずれもRosin-Rommler分布図で良い直線性を示した。この両者の粒度分布の一致性より、本実験における流出炭とガス突出炭との生成プロセスが類似していることを示唆している。すなわちこれはせん断応力に大きく起因しているものと思われ、以上のことは今後ガス突出機構を解明するうえで、大きな指針を与えるものと推察される。
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