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题名真三轴单面临空下煤岩组合体冲击破坏特征试验研究
被引量：21
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作者
杨科
刘文杰
马衍坤
许日杰
池小楼
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机构
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
合肥综合性国家科学中心能源研究院
安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心
安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期15-27,共13页
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基金
国家自然科学基金联合基金重点项目(No.U21A20110)
安徽省“115”产业创新团队资助项目。
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文摘
煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同。采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学特征和强度条件,探究了不同应力边界下煤岩组合体的破坏形态、动力显现特征和声发射信号的演变规律。研究结果表明:(1)受煤岩变形相互制约的影响,交界面处砂岩强度被“弱化”。当界面处煤体裂隙尖端的应力大于“弱化”后砂岩强度时,裂隙将穿过煤岩界面发育至砂岩中,砂岩呈现出屈曲层裂、劈裂成板的破坏形态。(2)高静载作用下,煤岩组合体变形破坏特征和声发射信号具有明显的前兆规律,组合体发生承载失效前煤体局部颗粒弹射动能增大、弹射颗粒块度降低,声发射信号由“高频低能”向“高频高能”转变,组合体的破坏形态以剪切-张拉复合破坏为主。(3)受冲击动载影响,顶底板砂岩夹持作用减弱,煤体裂纹尖端应力得不到有效积聚,裂纹扩展到煤岩交界面时被阻隔,组合体以煤样的张拉破坏为主,声发射信号呈现出“高频高能”的特点,但大多集中在冲击破坏之后,导致组合体动力破坏难以预测。(4)与纯静载作用相比,虽然动静载耦合作用下静载水平较低,但煤岩组合体的抛射质量和抛射碎块的分形维数较大、平均破碎块度较小,说明动载对煤岩组合体的破坏起到了正向激励的作用,静载为煤岩体动力破坏提供了应力和能量条件。
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关键词
采矿工程
冲击地压
动静耦合加载
煤岩组合体
动力显现特征
前兆信息规律
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Keywords
mining engineering
rock burst
dynamic and static coupled loading
coal-rock combined samples
dynamic characteristics
premonitory information law
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分类号
TD324
[矿业工程—矿井建设]
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