动静组合加载下聚合物包裹煤样力学特性与能量耗散特征研究
赵毅鑫1
杨哲2
宫智馨3
赵博文2
1.中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)能源2.中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)能源3.中天合创能源有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯 017010
摘要：为研究聚合物包裹支护作用对煤抗冲击荷载性能的影响,揭示其在动静组合加载下的力学特性与能量耗散规律.采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对制备的0 mm(未包裹)、1 mm和2 mm这3种不同聚合物包裹厚度的煤样,施加液压为0.25 MPa的恒定轴压,并进行5次低能循环冲击(0.2 MPa气压)和1次高能冲击(0.3 MPa气压)的动静组合加载试验.试验结果表明:力学特性方面,聚合物包裹显著提升了煤样的动态峰值应力和峰值应变,增强了其动态强度和变形能力.相较于未包裹煤样,2 mm包裹厚度煤样在高能冲击下的峰值应变和峰值应力分别提高了约54.65％和44.69％.同时,包裹层使煤样在循环冲击下的应力-应变曲线的形态差异变小,力学响应更稳定.能量特征方面,包裹层改善了能量耦合特性,降低了反射能占比;同时有效提高了耗散能占比,且在循环冲击下能量耗散更稳定.2 mm包裹煤样在高能冲击下的耗散能降幅仅为11.51％,远低于未包裹煤样的24.31％,表现出更强的抗冲击性能.破坏特征方面,聚合物包裹有效抑制了煤样的破碎程度.随着厚度增加,试样完整性显著提高,离体煤屑质量比从0.54(未包裹煤样)减少至0.01(2 mm包裹煤样).聚合物包裹有效提高了煤体的整体承载能力和抗冲击性能,显著增强了其能量耗散能力,并将剧烈的冲击破坏转变为更平缓的能量释放过程,对防治冲击地压具有积极意义.
关键词：SHPB动静组合加载薄喷支护力学性能能量耗散
分类号：TD315.1(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52225402)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2026-01-09（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 1401-1415 )
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