静水压下原生组合煤岩动力学破坏特征

TD324%TD315; 深部巷道围岩软弱、裂隙发育,开采扰动影响下易导致动力灾害,其中煤岩组合体整体失稳破坏是诱发灾害的关键因素之一.为探究冲击载荷下原生组合煤岩体的动力学破坏特征,借助分离式霍普金森杆系统及高速摄像机,以原煤、原生组合、人工组合煤岩为研究对象,探究不同静水压、应变率下煤岩动态应力应变、裂纹演化、破碎特征,并采用宏观破碎分形及细观电镜扫描研究煤岩变形破坏特征.研究表明:①原煤、原生组合、人工组合煤岩的动态应力-应变呈显著非线性,原生煤岩的塑性阶段近似"塑性平台".②冲击载荷下,煤岩动抗压强度的应变率效应显著;原煤、原生组合煤岩的动抗压强度与静水压呈先增后减...

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Published in煤炭学报 Vol. 48; no. 5; pp. 2153 - 2167
Main Authors 解北京, 栾铮, 刘天乐, 武博文, 钟诗晴
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 100083 01.05.2023
Subjects
primary combined coal rock
SHPB
原生组合煤岩
霍普金森压杆
静水压
动力学特性
fractal theory
hydrostatic pressure
分形理论
dynamic characteristics
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2023.0193

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Abstract TD324%TD315; 深部巷道围岩软弱、裂隙发育,开采扰动影响下易导致动力灾害,其中煤岩组合体整体失稳破坏是诱发灾害的关键因素之一.为探究冲击载荷下原生组合煤岩体的动力学破坏特征,借助分离式霍普金森杆系统及高速摄像机,以原煤、原生组合、人工组合煤岩为研究对象,探究不同静水压、应变率下煤岩动态应力应变、裂纹演化、破碎特征,并采用宏观破碎分形及细观电镜扫描研究煤岩变形破坏特征.研究表明:①原煤、原生组合、人工组合煤岩的动态应力-应变呈显著非线性,原生煤岩的塑性阶段近似"塑性平台".②冲击载荷下,煤岩动抗压强度的应变率效应显著;原煤、原生组合煤岩的动抗压强度与静水压呈先增后减趋势,静水压作用(低压强化、高压弱化)的临界值分别为8、10 MPa,人工组合煤岩与静水压呈正相关趋势.③冲击荷载下,原生及人工组合煤岩的裂隙起裂均发生于远离煤岩交界面的煤组分区域;组合煤岩交界面显著影响试样变形破坏行为,当冲击速度≥10m/s,原生组合煤岩均可发生煤岩组分的整体失稳破坏,而相同扰动下人工组合煤岩仅发生煤组分破坏,仅当冲击速度≥14m/s,裂纹的尖端应力大于煤岩强度,可贯通人工交界面,导致整体破碎;原生交界面对试样裂纹贯通具有"导向作用",易诱发裂纹扩展形成宏观破裂面.④原煤、原生及人工组合煤岩破碎程度随冲击速度的增大而增大,破碎粒径趋于粒状、粉末状;相同扰动下,3类煤岩中煤组分的破碎程度:原生-煤组分＞人工-煤组分＞原煤.
AbstractList TD324%TD315; 深部巷道围岩软弱、裂隙发育,开采扰动影响下易导致动力灾害,其中煤岩组合体整体失稳破坏是诱发灾害的关键因素之一.为探究冲击载荷下原生组合煤岩体的动力学破坏特征,借助分离式霍普金森杆系统及高速摄像机,以原煤、原生组合、人工组合煤岩为研究对象,探究不同静水压、应变率下煤岩动态应力应变、裂纹演化、破碎特征,并采用宏观破碎分形及细观电镜扫描研究煤岩变形破坏特征.研究表明:①原煤、原生组合、人工组合煤岩的动态应力-应变呈显著非线性,原生煤岩的塑性阶段近似"塑性平台".②冲击载荷下,煤岩动抗压强度的应变率效应显著;原煤、原生组合煤岩的动抗压强度与静水压呈先增后减趋势,静水压作用(低压强化、高压弱化)的临界值分别为8、10 MPa,人工组合煤岩与静水压呈正相关趋势.③冲击荷载下,原生及人工组合煤岩的裂隙起裂均发生于远离煤岩交界面的煤组分区域;组合煤岩交界面显著影响试样变形破坏行为,当冲击速度≥10m/s,原生组合煤岩均可发生煤岩组分的整体失稳破坏,而相同扰动下人工组合煤岩仅发生煤组分破坏,仅当冲击速度≥14m/s,裂纹的尖端应力大于煤岩强度,可贯通人工交界面,导致整体破碎;原生交界面对试样裂纹贯通具有"导向作用",易诱发裂纹扩展形成宏观破裂面.④原煤、原生及人工组合煤岩破碎程度随冲击速度的增大而增大,破碎粒径趋于粒状、粉末状;相同扰动下,3类煤岩中煤组分的破碎程度:原生-煤组分＞人工-煤组分＞原煤.
Author 刘天乐
钟诗晴
栾铮
武博文
解北京
AuthorAffiliation 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 100083
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ZHONG Shiqing
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Issue 5
Keywords primary combined coal rock
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