单轴压缩条件下强冲击倾向性煤体失稳特性及弹射模式研究
雷国荣1
李春元1
杨凯2
王嘉敏1
毛怀昆2
李正一1
魏礼刚2
崔春阳1
何团1
李晓鹏1
袁红辉1
1.煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院,北京 1000132.新汶矿业集团有限责任公司,山东新泰 271219
摘要：为探究冲击倾向性煤单轴压缩作用下的变形、破裂及弹射破坏力学行为,开展了不同加载速率下冲击倾向性煤的单轴压缩试验,获取了煤样的峰后应力跌落分类特征,结合煤样CT扫描原生裂隙三维重构,分析了不同应力跌落类型煤样的失稳破坏差异机制.基于非接触全场应变测量结果,分析了煤样裂隙的峰前、峰后破裂演化及破裂-弹射规律,统计计算了煤样弹射区域的应力变化及转换特征,揭示了煤体的弹射模式,获取了煤样应力跌落类型的破裂-弹射及弹射模式分类特性,分析了煤样现有冲击倾向性指数与峰后弹射冲击动能的关联性,并建立了表征煤样峰后弹射剧烈程度的指标Wsdr.结果表明:煤样峰后应力跌落分为持续跌落(Ⅰ类)、台阶式跌落(Ⅱ类)及瞬间跌落(Ⅲ类)3种类型,且煤样的峰后应力跌落类型与其原生裂隙发育密切相关.冲击倾向性煤弹射前表面裂隙扩展具有缓慢、加速扩展破裂的非线性特征,且Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类弹射冲击孕育时间依次减小.冲击倾向性煤分为局部弹射、区域贯通弹射和整体失稳弹射 3种弹射类型,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类煤样分别表现为以局部弹射、区域贯通弹射、整体失稳弹射为主导发生弹射冲击;煤样具有母体动力源和弹射块体动力源 2类弹射模式,且同一应力跌落类型煤样可由母体动力源或弹射块体动力源导致弹射冲击.提出的指标Wsdr与弹射弹射动能呈线性正相关.
关键词：应力跌落裂隙破裂弹射模式弹射动能冲击倾向性加载速率
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51904303)中国煤炭科工集团有限公司科技创新创业资金专项重点资助项目(2022-3-ZD001)煤炭科学研究总院创新创业科技专项资助项目(2021-KXYJ-004)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 112-124 )
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