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不同加载速率对煤岩组合体巴西劈裂特性的影响
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作者 陈岩 王嘉豪 +3 位作者 邓良涛 洪紫杰 荣腾龙 侯志强 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期29-36,共8页
目的为了研究煤岩组合体在采掘过程中的抗拉特性,方法以煤岩组合体为研究对象,利用RMT-150B实验机对其进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,分析加载速率对煤岩组合体劈裂破坏的强度特征、破坏形态、能量特征和裂纹演化的影响。结果结果表... 目的为了研究煤岩组合体在采掘过程中的抗拉特性,方法以煤岩组合体为研究对象,利用RMT-150B实验机对其进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,分析加载速率对煤岩组合体劈裂破坏的强度特征、破坏形态、能量特征和裂纹演化的影响。结果结果表明:煤岩组合体的应力-应变曲线大致经历了压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段,其破坏模式与加载速率无关,均沿着圆盘交界面裂成两半;煤岩组合体的抗拉强度与加载速率呈正相关,加载速率较小时,试样的抗拉强度随加载速率变化十分显著;当加载速率增大时,试样的抗拉强度增幅减小;不同加载速率下,煤岩组合体试样的能量集中在0.33~0.42 J,且试样抗拉强度越大,损伤所需的能量也越大;应力-裂纹应变峰前曲线经历裂纹闭合阶段、弹性阶段、裂纹扩展阶段,轴向裂纹损伤应力与抗拉强度值接近,裂纹参数具有明显的加载速率效应。结论研究结果对于揭示煤岩组合结构拉伸破坏机理具有重要理论价值。 展开更多
关键词 煤岩组合 巴西劈裂 强度特征 能量特征 裂纹演化
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基于VRA-UNet网络的煤岩组合体裂隙识别与三维重构
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作者 王登科 王龙航 +6 位作者 秦亚光 位乐 曹塘根 李文睿 李璐 陈旭 夏玉玲 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期96-108,共13页
在煤岩组合体裂隙三维重构中,针对传统阈值分割方法无法准确确定煤岩之间的阈值大小从而导致裂隙分割效果不佳的问题,基于深度学习理论提出了一种新型VRA-UNet煤岩组合体裂隙精确识别模型,为煤岩组合体裂隙精确识别提供了一种优化解决... 在煤岩组合体裂隙三维重构中,针对传统阈值分割方法无法准确确定煤岩之间的阈值大小从而导致裂隙分割效果不佳的问题,基于深度学习理论提出了一种新型VRA-UNet煤岩组合体裂隙精确识别模型,为煤岩组合体裂隙精确识别提供了一种优化解决方案。为了提升模型的泛化能力和防止初始化模型参数过于随机,使用VGG16模块作为骨干特征提取网络。针对煤岩组合体裂隙拓扑结构复杂,非均匀性强等问题,在上采样部分引入使用残差连接且具有空间维度和通道维度的注意力模块(ResCBAM)增强模型特征提取能力,缓解模型梯度消失的问题。在下采样的末端加入了利用不同尺度卷积核的非对称空洞金字塔模块(AC-ASPP),通过多尺度的特征提取,提高模型对不同大小裂隙的识别能力。同时,利用煤岩组合体CT扫描图像数据集验证了模型的有效性。研究结果表明:VRA-UNet模型在裂隙提取和识别方面性能良好,平均交并比、像素平均值及识别精度分别为85.22%、90.80%和91.95%;与主流的分割网络UNet、PSPNet、DeeplabV3+、FCN和SegNet相比,VRA-UNet模型的平均交并比分别提高了6.05%、16.7%、10.77%、6.87%和6.4%,像素平均值分别提高了7.13%、13.29%、12.84%、7.4%和7.53%,识别精度分别提高了3.82%、14.45%、7.4%、5.58%和4.31%;VRA-UNet识别出的裂隙结构分形维数与原始CT扫描裂隙结构分形维数保持了良好的一致性,真实还原了煤岩组合体内部裂隙结构的分布特征。 展开更多
关键词 煤岩组合 裂隙识别 裂隙重构 卷积神经网络 分形维数
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裂隙煤岩组合结构渐近破坏行为及应力演化特征
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作者 王凯 张翔 +5 位作者 杜锋 鞠杨 李康楠 孙加智 王乙桥 左晓欢 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期432-451,共20页
结构弱面对于岩(煤)体力学性能具有显著影响。在地质构造作用或开采活动的影响下,深部矿井中普遍存在含宏观裂隙的煤岩组合结构形式的围岩。因此,研究裂隙煤岩组合结构试样的力学性能对于深部井巷围岩控制以及煤岩动力灾害防治具有重要... 结构弱面对于岩(煤)体力学性能具有显著影响。在地质构造作用或开采活动的影响下,深部矿井中普遍存在含宏观裂隙的煤岩组合结构形式的围岩。因此,研究裂隙煤岩组合结构试样的力学性能对于深部井巷围岩控制以及煤岩动力灾害防治具有重要意义。研究对比分析了不同裂隙位置和裂隙角度对裂隙煤岩组合结构试样力学特性演变及渐近破坏特征的影响;进一步建立了裂隙煤岩组合结构的离散元模型,分析了裂隙位置与角度变化下的模型应力场演化、裂纹萌生扩展-特征应力值动态演变关系;最后,结合裂隙尖端应力场理论和界面约束效应理论,探讨了裂隙组合结构试样的力学机制。结果表明:裂隙主要作用于结构内的煤体,导致煤岩组合结构试样的强度和变形能力显著降低。试样的裂纹闭合应力、屈服应力、峰值应力、初始变形模量和弹性模量均随裂隙角度的增加而呈指数上升趋势。界面裂隙导致组合结构试样的损伤启动提前,屈服阶段的声发射计数在整个加载过程中占比较高。当裂隙角度靠近水平时,试样在达到峰值应力前裂纹扩展较快,累计损伤程度更大。不同试样的应变集中带均倾向于向煤体内传播,最终导致单材料或跨界面的宏观拉伸裂纹形成。研究还确定了力链场和应力场的特征区域分布,发现裂隙角度的变化会造成特征区域的偏转,其对界面约束效应产生显著影响。裂隙显著改变了常规煤岩组合结构中煤、岩体的极限强度分布。 展开更多
关键词 裂隙 煤岩组合结构 应变场 力学特性 应力演化
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超临界CO_(2)作用下不同高度比煤岩组合体力学特性及能量演化规律
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作者 蔚默然 王开 +2 位作者 张小强 姜玉龙 蔡婷婷 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期134-141,共8页
为研究煤岩组合体在超临界CO_(2)作用下三轴力学特性及能量演化规律,采用超临界CO_(2)浸泡系统,对4种不同高度比煤岩组合体试件进行浸泡和三轴压缩试验。试验结果表明:随着煤岩组合体高度比的增大,三轴抗压强度和弹性模量逐渐降低,破坏... 为研究煤岩组合体在超临界CO_(2)作用下三轴力学特性及能量演化规律,采用超临界CO_(2)浸泡系统,对4种不同高度比煤岩组合体试件进行浸泡和三轴压缩试验。试验结果表明:随着煤岩组合体高度比的增大,三轴抗压强度和弹性模量逐渐降低,破坏时应变变形逐渐增大。被超临界CO_(2)浸泡后,组合体三轴抗压强度和弹性模量均有不同程度的降低;随着煤岩高度比的增大,组合体三轴抗压强度和弹性模量劣化程度逐渐增大。组合体加载破坏后,岩体部分无明显裂隙,主要为煤体发生破坏,经超临界CO_(2)浸泡后,煤体破坏更为破碎。组合体总能量、弹性能、耗散能随煤岩高度比增大逐渐降低;超临界CO_(2)浸泡会使组合体总能量、弹性能、耗散能降低,但耗散能占比升高。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 煤岩组合 高度比 三轴抗压强度 弹性模量 能量演化
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不同倾角煤岩组合煤柱破坏规律及稳定性控制研究
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作者 姚士茂 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期88-92,共5页
以神东某矿为研究背景,采用理论分析、模拟试验,模拟研究了不同倾角煤-岩组合体强度关系及损伤演化规律,研究了不同倾角组合煤岩体单轴压缩下力学特性及破坏特征,分析了组合体中煤-岩不同倾角交界面对其整体变形破坏的影响,提出了组合... 以神东某矿为研究背景,采用理论分析、模拟试验,模拟研究了不同倾角煤-岩组合体强度关系及损伤演化规律,研究了不同倾角组合煤岩体单轴压缩下力学特性及破坏特征,分析了组合体中煤-岩不同倾角交界面对其整体变形破坏的影响,提出了组合体煤柱锚喷锚杆强化支护技术。结果表明:随着煤岩组合体倾角增加,峰值强度降低,应力-应变曲线线性行为发生时间变短。煤岩组合体产生滑移破坏分界为30°~40°;倾角越小,煤岩组合体加载过程中越难产生损伤,且产生损伤过程应变越大;反之,倾角越大,越容易发生损伤。倾角较小时,煤岩组合体受力过程中不易变形,且需要很大的加载力才能使煤岩组合体产生损伤破坏。所提组合体煤柱锚喷锚杆强化支护效果显著大于普通支护效果。通过对煤岩组合体损伤演化进行分析,可为现场监测及煤岩体失稳破坏前兆提供判据。 展开更多
关键词 煤岩组合 失稳破坏 力学特性 损伤演化
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煤岩组合体破坏特征及巷道围岩非均匀变形控制研究
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作者 张树杰 程利兴 +3 位作者 高建 郭佳毫 张东昕 李虎卫 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期55-63,共9页
针对煤矿半煤岩巷道围岩变形控制难题,以小保当一号煤矿半煤岩大巷为研究背景,分析了巷道围岩岩层及围岩地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响,通过实验分析了半煤岩组合体力学性能及其变形破坏特征,煤体与岩体强度差异导致煤岩组合体... 针对煤矿半煤岩巷道围岩变形控制难题,以小保当一号煤矿半煤岩大巷为研究背景,分析了巷道围岩岩层及围岩地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响,通过实验分析了半煤岩组合体力学性能及其变形破坏特征,煤体与岩体强度差异导致煤岩组合体非协调变形破坏特征,煤岩交界面处的煤体由剪切滑移到碎胀溃裂的演变诱导了岩体的非均匀渐进性失稳破坏,造成半煤岩巷帮由下而上大面积片帮破坏,揭示了提高半煤岩巷道围岩稳定性的关键在于控制煤岩交界面的非协调变形。基于此提出了半煤岩巷道分区差异化变形控制技术思路,制定了小保当一号煤矿半煤岩巷道支护设计方案,并开展了井下工程应用,在监测期内锚杆受力均在合理受力变化范围内,顶底板最大移近量12 mm,两帮最大移近量26 mm,巷帮煤岩交界处的变形控制效果显著,有效提高了半煤岩巷道围岩稳定性。 展开更多
关键词 煤岩巷道 煤岩组合 围岩稳定性 不均匀破坏 差异化支护
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循环冲击荷载作用下煤岩组合体力学响应和能量耗散特征研究 被引量:1
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作者 杨科 郑诗章 +4 位作者 刘文杰 许日杰 张寨男 刘帅 池小楼 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期150-161,共12页
为探究循环冲击下煤岩组合体的力学响应与能量耗散特征,采用分离式霍普金森压杆试验系统,设计开展5种不同冲击速度的煤岩组合体循环冲击压缩试验,对比分析不同冲击速度下组合体动态应力应变关系、能量耗散特性和破坏特征。研究结果表明... 为探究循环冲击下煤岩组合体的力学响应与能量耗散特征,采用分离式霍普金森压杆试验系统,设计开展5种不同冲击速度的煤岩组合体循环冲击压缩试验,对比分析不同冲击速度下组合体动态应力应变关系、能量耗散特性和破坏特征。研究结果表明:循环冲击下煤岩组合体存在明显的临界效应,冲击速度低于临界速度时动态抗压强度在冲击前期迅速降低,峰值应变变化率随冲击速度增加而降低;循环冲击下试件总吸收能和分形维数逐渐增大,在临界速度时达到峰值,超过临界速度后两者皆降低;冲击速度超过临界速度后,总吸收能相同时循环冲击条件下煤岩体破坏程度高于单次冲击;当煤岩强度比为1∶2时,随着总吸收能的增加,岩体从积聚和传递能量作用转向于加剧组合体破坏;冲击作用下组合体呈张拉劈裂破坏,低速条件下宏观裂纹萌发主要发生在远离胶结面的煤体端面,随着冲击速度增大远离胶结面岩体一侧亦有裂纹出现,根据失稳发生区域组合体破坏类型分为煤体失稳型和组合体失稳型,循环冲击下均发生组合体失稳型破坏。研究结果为软弱岩层动压巷道与采场围岩稳定性控制提供基础研究。 展开更多
关键词 循环冲击 煤岩组合 动力学特性 能量耗散 分形维数 裂纹扩展
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煤岩组合体冲击倾向性对超低摩擦型冲击地压的影响机制 被引量:1
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作者 李利萍 胡学锦 +1 位作者 潘一山 李明会 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期19-29,共11页
为揭示煤岩组合体冲击倾向性程度对超低摩擦型冲击地压的影响机制,以不同冲击倾向性煤岩组合体为研究对象,在对煤岩组合试件进行冲击倾向性测定的基础上,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以发生超低摩擦效应时的水平位移、动能... 为揭示煤岩组合体冲击倾向性程度对超低摩擦型冲击地压的影响机制,以不同冲击倾向性煤岩组合体为研究对象,在对煤岩组合试件进行冲击倾向性测定的基础上,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以发生超低摩擦效应时的水平位移、动能、摩擦力为指标,探究煤岩组合体冲击倾向性与垂直应力波扰动频率、扰动振幅之间的关系特征。研究结果表明:(1)受扰动频率影响,弱、强冲击倾向煤岩组合体易发生超低摩擦效应的频率显著影响区分别为2.0~3.0,2.5~3.5 Hz,且随着冲击倾向性程度的增强,频率显著影响区逐渐右移。(2)相比于弱冲击倾向性煤岩组合体,强冲击倾向性煤岩组合体发生超低摩擦效应时水平位移、动能和摩擦力降幅较大,煤块易发生超低摩擦滑动。(3)随着煤岩组合体剩余能量指数的增大,冲击倾向性程度逐渐增强,动能呈指数规律增大,煤块越易发生超低摩擦滑动。研究结果可为超低摩擦型冲击地压的预测和防治提供参考。 展开更多
关键词 煤岩组合 冲击倾向性 剩余能量指数 煤岩界面 超低摩擦型冲击地压
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裂隙煤岩组合体单轴压缩力学响应及失稳机制 被引量:3
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作者 陈光波 唐薇 +3 位作者 李谭 王创业 王二雨 张国华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2633-2652,共20页
煤岩系统中煤层与岩层之间的层间薄弱带是裂隙分布的主要区域,这些裂隙贯穿于两岩层,严重影响着煤岩系统的力学性质与工程稳定。为探究贯穿裂隙对煤岩系统力学性质的影响,对5种裂隙长度、5种裂隙角度的裂隙煤岩组合体开展轴向加载试验,... 煤岩系统中煤层与岩层之间的层间薄弱带是裂隙分布的主要区域,这些裂隙贯穿于两岩层,严重影响着煤岩系统的力学性质与工程稳定。为探究贯穿裂隙对煤岩系统力学性质的影响,对5种裂隙长度、5种裂隙角度的裂隙煤岩组合体开展轴向加载试验,结果表明:(1)随裂隙长度的增加,抗压强度、弹性模量、峰值能量、冲击能量指数呈线性减小。随裂隙角度的增大,抗压强度、弹性模量、峰值能量、冲击能量指数先减小后增大。(2)试样破坏声发射活动均经历平静期、活跃期、剧烈期3个阶段。随裂隙长度的增加,声发射累计能量先增加后减小。随裂隙角度的增大,声发射峰值能量和累计能量先增大后减小。(3)裂隙长度和角度对翼裂纹、次生倾斜裂纹、次生共面裂纹、斜裂纹、次生衍生裂纹、翼裂纹衍生裂纹、远场裂纹以及剥落现象有一定影响。(4)随裂隙长度的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐降低。随裂隙角度的增加,黏聚力和内摩擦角先减小后增大。(5)构建了考虑裂隙长度和裂隙角度的Drucker-Prager强度准则,合理性验证发现:试样误差在1.367%~5.055%合理范围之内。(6)基于耗散结构理论,分析了组合体失稳破坏机制,组合体破坏主要经历了准稳态、亚稳态、失稳、新稳态4个阶段;构建了裂隙煤岩组合体能量运移模型,分析了裂隙煤岩组合体失稳破坏过程中的能量运移规律。裂隙两端是能量积聚的主要区域,煤组分裂隙端破坏时,一部分能量运移到岩石组分裂隙端,以岩石组分破坏或变形的形式释放出去。研究结果可为探究深部煤岩力学性质、揭示煤岩动力灾害发生机制提供有益参考。 展开更多
关键词 预制裂隙 煤岩组合 力学响应 能量运移 试验研究
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原生层理结构影响下煤岩组合体超声波及CT扫描分析 被引量:2
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作者 雷国荣 李春元 +4 位作者 齐庆新 王嘉敏 杜伟升 李向上 何团 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期74-86,共13页
为研究原生层理结构对煤岩组合体波速及力学性质的影响,并提升室内获取煤岩波速及力学参数的精确性、快速性及便捷性,在室内对不同原生层理倾角的煤岩组合体开展了多层位多方位的超声波及CT扫描测试。基于超声波测试数据,获取了原生层... 为研究原生层理结构对煤岩组合体波速及力学性质的影响,并提升室内获取煤岩波速及力学参数的精确性、快速性及便捷性,在室内对不同原生层理倾角的煤岩组合体开展了多层位多方位的超声波及CT扫描测试。基于超声波测试数据,获取了原生层理结构影响下煤岩组合体不同层位的波速及波速比变化特征;结合CT扫描及三维重构技术,应用煤岩灰度分布频数数据,提出了不同层位CT灰度均值的计算方法,获得了不同原生层理倾角下煤岩组合体不同层位灰度及煤岩含量的变化规律,建立了煤岩CT灰度均值与波速、力学参数的关系;构建了考虑层理倾角与煤岩含量效应的煤岩组合体纵波波速计算模型,并应用测试数据进行了对比验证。结果表明:①含原生层理的煤岩组合体波速及波速比与层理倾角线性相关,随层理倾角增加,组合体的纵波波速近似线性减小,而波速比的分布范围增大;②不同层理倾角下组合体的CT灰度均值与波速线性相关,随CT灰度均值增高,煤岩组合体波速线性增加;③煤岩组合体的密度随CT灰度均值增加线性增高,其动态弹性模量及剪切模量则与CT灰度均值均呈三阶多项式关系,并随CT灰度均值增高趋于增大;④层理倾角与煤岩含量相比,组合体波速对煤岩含量的敏感性更高,煤岩含量相近则波速受层理倾角响变化最大。 展开更多
关键词 煤岩组合 层理倾角 超声波 CT扫描 波速 灰度
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煤岩组合体动力破坏响应研究进展述评
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作者 陈光波 王创业 +7 位作者 田志超 李谭 王二雨 高宁 徐泽瑞 张国华 陈伟 尚建学 《金属矿山》 北大核心 2024年第12期10-25,共16页
目前,煤炭资源已进入深部开采阶段。随着开采深度的增加,冲击地压发生的频次和烈度显著提高。围绕矿山冲击地压防治中的岩石力学等问题,许多学者从煤岩组合体的角度开展了系统性的基础研究。首先介绍了不同因素影响下煤岩组合体的力学性... 目前,煤炭资源已进入深部开采阶段。随着开采深度的增加,冲击地压发生的频次和烈度显著提高。围绕矿山冲击地压防治中的岩石力学等问题,许多学者从煤岩组合体的角度开展了系统性的基础研究。首先介绍了不同因素影响下煤岩组合体的力学性质,煤岩组合体的抗压强度、抗拉强度、弹性模量介于煤和岩石组分之间,更偏向于煤组分的力学性质。总结了煤岩组合体在不同条件下的能量积聚、能量释放等特征,煤岩组合体受载阶段可分为应变能快速积累、应变能增速放缓和应变能快速释放3个阶段,煤岩组合体的峰前积蓄能量和峰后耗散能量随抗压强度、加载速率、围压的增大而增大。分析了岩石强度、煤岩硬度差、能量差、煤岩比例、倾角、加载速率、外界载荷条件对冲击效应的影响,岩石强度越大、煤岩硬度差越大、能量差越大、煤岩比例越大、煤岩倾角越大、加载速率越高,冲击效应越强。研究了煤岩组合体破坏过程的声发射能量、振铃计数、声发射总数等特征,煤岩组合体受载时声发射信号具有明显的阶段性特征,可划分为平稳区、活跃区和爆发区,声发射活动可以作为评估煤岩组合体损伤状态的指标。总结了煤岩组合体不同条件下的破坏形式及失稳机制,煤岩组合体受载条件下积聚大量的能量,煤组分中积聚的能量较多,对于组合体的破坏起主导作用,岩石组分中的能量对组合体的破坏起到一定的加速和促进作用。最后讨论了煤岩组合体岩石组分的破坏机制和煤岩的界面效应,并且指出了高渗透压、高温条件、强动载扰动下煤岩组合体的力学性质和冲击效应是煤岩组合体未来重点关注的研究方向。 展开更多
关键词 煤岩组合 力学性质 能量演化 冲击效应 声发射 失稳机制 研究进展
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不同倾角煤岩组合体冲击破坏特征研究 被引量:1
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作者 赵阳 唐铁吾 《煤炭技术》 CAS 2024年第2期34-38,共5页
针对煤岩复合结构冲击地压等动力灾害的防治,选用煤与红砂岩2种材料制作节理倾角为0°、30°、60°、90°的体积比1∶1的煤岩组合体试件,利用霍普金森压杆试验系统进行动载冲击破坏特征试验。试验结果表明:煤与红砂岩... 针对煤岩复合结构冲击地压等动力灾害的防治,选用煤与红砂岩2种材料制作节理倾角为0°、30°、60°、90°的体积比1∶1的煤岩组合体试件,利用霍普金森压杆试验系统进行动载冲击破坏特征试验。试验结果表明:煤与红砂岩及其组合体试件满足动载平衡条件,煤的动态抗压强度、破坏程度与冲击速度呈正比。煤岩组合体的抗压强度与倾角条件和受力形式密切相关。煤先受力、岩先受力2种加载方式下,抗压强度与倾角的变化曲线呈近似中心对称关系,冲击破坏形式主要为压剪破坏。为井下复合煤岩结构冲击地压防治提供一定的参考。 展开更多
关键词 不同倾角煤岩组合 霍普金森压杆 冲击地压 冲击破坏特征
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组合体中岩石部分裂缝长度对煤岩组合体力学特征的影响 被引量:1
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作者 赵森 李爽 《山东煤炭科技》 2024年第5期47-52,共6页
针对煤矿开采过程中顶底板岩石不同长度裂缝对遗留煤柱与顶底板岩石形成的煤岩组合体试样力学特性的影响,通过数值模拟软件颗粒流分析程序PFC建立了裂缝五种不同长度的煤岩组合体数值模拟模型,开展了单轴压缩数值模拟试验,获得了裂缝长... 针对煤矿开采过程中顶底板岩石不同长度裂缝对遗留煤柱与顶底板岩石形成的煤岩组合体试样力学特性的影响,通过数值模拟软件颗粒流分析程序PFC建立了裂缝五种不同长度的煤岩组合体数值模拟模型,开展了单轴压缩数值模拟试验,获得了裂缝长度对煤岩组合体试样强度、变形、微裂纹变化及声发射变化特征的影响。随着岩石部分裂缝长度的增加,岩石含裂缝的煤岩组合体试样的峰值应变和峰值强度均呈先增加后减小的趋势,弹性模量则呈单调递减变化趋势,微裂纹呈先增加后减小再增加再减小的趋势。在裂缝长度为4 mm时,煤岩组合体中的微裂纹数目最多4802个;裂缝长度为36 mm时,微裂纹数目最少。煤岩组合体的破坏主要发生在组合体的煤体部分。研究对于了解裂缝长度对煤岩组合体试样的力学特征及煤岩组合结构的稳定性具有重要意义。 展开更多
关键词 煤岩组合 裂缝长度 力学特征 微裂纹 声发射
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不同加载速率下煤岩组合体力学响应与破坏特征
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作者 白利文 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第4期133-138,共6页
制备高度比为1∶1的砂岩—煤组合体,分别进行4种速率单轴加载试验,得出不同加载速率下煤岩组合体的力学行为及破坏特征。实时监测加载过程中声发射信号,计算碎屑平均粒径及远场碎屑质量占比,以定量评价破坏程度,分析煤岩组合体力学性质... 制备高度比为1∶1的砂岩—煤组合体,分别进行4种速率单轴加载试验,得出不同加载速率下煤岩组合体的力学行为及破坏特征。实时监测加载过程中声发射信号,计算碎屑平均粒径及远场碎屑质量占比,以定量评价破坏程度,分析煤岩组合体力学性质及破坏特征的应变率效应。研究结果表明:煤岩组合体单轴抗压强度、弹性模量、煤样破碎程度及脆性特征与加载速率均成正相关;在高加载速率条件下,非均质性对煤岩组合体力学行为的影响减弱。声发射振铃计数峰值随加载速率提高而增大,表明单次声发射强度增大,内部单次微破裂加剧。在较高加载速率条件下,煤岩组合体强度高,煤样破碎程度及脆性特征增强。 展开更多
关键词 煤岩组合 力学性质 加载速率 声发射特征 破坏特征
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单轴压缩状态下煤岩组合结构破坏失稳的力学特性研究
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作者 梁良 李奥博 +5 位作者 李杨杨 姜绪甲 师建斌 王新蓉 关韬 王刚 《现代矿业》 CAS 2024年第2期143-147,共5页
由于煤岩组合材料强度以及组合倾角的不同,其力学性质会发生显著变化。为了探究煤岩组合破坏失稳的力学特性,通过数值试验的方法,开展了单轴压缩试验。结果表明:煤岩组合结构破坏失稳特征包含2种:一种是破碎失稳,主要表现为煤、岩体的破... 由于煤岩组合材料强度以及组合倾角的不同,其力学性质会发生显著变化。为了探究煤岩组合破坏失稳的力学特性,通过数值试验的方法,开展了单轴压缩试验。结果表明:煤岩组合结构破坏失稳特征包含2种:一种是破碎失稳,主要表现为煤、岩体的破碎;另一种是滑移失稳,主要表现为煤、岩体岩结构面的滑移。煤岩组合结构强度与组合中强度小的岩性有关,不受高强度岩性影响;煤岩小角度接触面主要发生破碎失稳,大角度接触面主要发生滑移失稳。 展开更多
关键词 煤岩组合结构 破坏失稳 损伤演化 力学特性
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非均质结构含量对煤岩组合体强度及破坏特征的影响
16
作者 郭军鹏 刘文博 张鹏鹏 《煤炭技术》 CAS 2024年第3期16-20,共5页
为研究非均质结构含量对煤岩组合体强度及破坏演化特征的影响,基于离散元软件,建立了不同非均质结构含量的煤岩组合体模型,考虑非均质结构含量为10%、30%、50%、70%和90%这5种方案,对煤岩组合体的强度特征、裂纹发育扩展过程进行了研究... 为研究非均质结构含量对煤岩组合体强度及破坏演化特征的影响,基于离散元软件,建立了不同非均质结构含量的煤岩组合体模型,考虑非均质结构含量为10%、30%、50%、70%和90%这5种方案,对煤岩组合体的强度特征、裂纹发育扩展过程进行了研究,分析了其影响机理。结果表明:随非均质结构含量的增加,煤岩组合体强度参数整体呈下降趋势,煤岩组合体声发射平静期范围呈先减小后增大趋势,声发射骤增期呈上升趋势;非均质结构与煤岩颗粒的属性差异导致了局部应力集中;非均质结构含量变化决定了试样强度特征和最终破坏模式,随非均质结构含量增加,煤岩和非均质结构中的主要承载结构由煤岩转变为非均质结构。 展开更多
关键词 非均质结构 煤岩组合 力学特性 裂纹扩展 离散元
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煤岩组合体的力学特征和损伤特性与能量演化研究进展
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作者 许杰 樊春宇 朱油雷 《陕西煤炭》 2024年第12期83-89,共7页
随着浅部资源的逐渐枯竭,我国向深地进发过程中面临煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合煤岩动力灾害诸多问题。专家学者们以室内试验和数值模拟为研究手段,深入地探究了深部煤岩组合体各项性质。文中首先介绍了不同加载方式作用下煤岩组合... 随着浅部资源的逐渐枯竭,我国向深地进发过程中面临煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合煤岩动力灾害诸多问题。专家学者们以室内试验和数值模拟为研究手段,深入地探究了深部煤岩组合体各项性质。文中首先介绍了不同加载方式作用下煤岩组合体的力学特性,然后从破坏模式、分形特征与裂隙演化3方面总结了煤岩组合体的损伤特性。随后从能量演化角度对煤岩组合体失效破坏机理进行总结。最后对煤岩组合体未来研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 煤岩组合 力学特性 损伤特性 能量演化
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加载速率对煤岩组合体强度特征的影响
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作者 马琰榕 《煤》 2024年第5期28-31,共4页
为研究加载速率对煤岩组合体强度特征的影响,采用离散元方法分析了不同加载速率下,煤岩组合体强度参数、裂纹数演化和AE计数的变化规律。结果表明:煤岩组合体的起裂应力和峰值应力随加载速率增加而增加,除加载速率为10 mm/s的情况,其他... 为研究加载速率对煤岩组合体强度特征的影响,采用离散元方法分析了不同加载速率下,煤岩组合体强度参数、裂纹数演化和AE计数的变化规律。结果表明:煤岩组合体的起裂应力和峰值应力随加载速率增加而增加,除加载速率为10 mm/s的情况,其他加载速率下试样峰值应变随加载速率的增加而增加,弾性模量随加载速率的增加而减小。不论加载速率量级如何变化,裂纹均以拉伸为主。加载速率较低时,裂纹在加载前期为平静阶段,在接近破坏时出现陡增;加载速率较高时,平静期缩短,表现为加载前期或中期的指数型增加。在高加载速率下,峰值应力后,AE计数仍有较长时期的波动区间。高加载速率条件下,应力-应变曲线存在大范围波动,表明随着加载速率增加,煤岩组合体整体失稳更严重。 展开更多
关键词 加载速率 煤岩组合 离散元 AE计数
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煤岩组合体冲击破坏的声发射及微震效应规律试验研究 被引量:52
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作者 王晓南 陆菜平 +4 位作者 薛俊华 余国锋 罗勇 刘辉 张军伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2569-2575,共7页
研究由顶板-煤体-底板所构成的煤岩组合体变形破裂声发射和微震的规律,对于研究冲击机制具有重要意义。利用SANS材料试验系统、Disp-24声发射监测系统和TDS-6微震信号采集系统,对单轴受压的不同煤岩组合试样进行声发射和微震试验,得到... 研究由顶板-煤体-底板所构成的煤岩组合体变形破裂声发射和微震的规律,对于研究冲击机制具有重要意义。利用SANS材料试验系统、Disp-24声发射监测系统和TDS-6微震信号采集系统,对单轴受压的不同煤岩组合试样进行声发射和微震试验,得到不同组合试样在受载破坏过程中的声发射和微震信号。试验研究表明:组合试样发生冲击破坏时的声发射和微震信号的强度随试样的单轴抗压强度、冲击倾向性以及其顶板与煤层的高度比值的增加而增强;微震信号的振幅可以反映组合煤岩体的冲击倾向性强弱;微震频谱幅度的分布随着抗压强度和冲击能指数的上升而向高频移动。上述结论对指导现场冲击矿压的监测预警以及评价有着重要意义。 展开更多
关键词 采矿工程 煤岩组合 声发射 微震 频谱
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组合方式对煤岩组合体力学特性和破坏特征影响的试验研究 被引量:69
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作者 张泽天 刘建锋 +2 位作者 王璐 杨昊天 左建平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1677-1681,共5页
为探讨组合方式对煤岩组合体力学特性和破坏特征的影响,利用MTS815岩石力学试验系统,分别对岩-煤-岩(YMY)、岩-煤(YM)及煤-岩(MY)3种组合方式试件进行了单轴压缩和三轴压缩试验研究。试验结果表明,组合体试件破坏主要集中在其煤体部分,... 为探讨组合方式对煤岩组合体力学特性和破坏特征的影响,利用MTS815岩石力学试验系统,分别对岩-煤-岩(YMY)、岩-煤(YM)及煤-岩(MY)3种组合方式试件进行了单轴压缩和三轴压缩试验研究。试验结果表明,组合体试件破坏主要集中在其煤体部分,而与组合和加载接触方式无关;煤体部分损伤发展和破坏程度的加剧,在一定程度上会诱导岩体出现损伤和发生破坏。单轴加载条件下,3种组合方式均表现为以煤体部分拉张破坏为主的破坏特征,YMY组合的平均抗压强度为40.03 MPa,分别是YM和MY组合方式对应平均值的1.80和1.53倍;三轴加载条件下,均表现为以煤体部分剪切破坏为主的破坏特征;随围压压力增加,各组合方式三轴抗压强度平均值逐渐趋近。 展开更多
关键词 组合方式 煤岩组合 力学特性 破坏特征
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