预制钻孔煤样冲击倾向性及能量耗散规律

• Published in: 煤炭学报 Vol. 46; no. 3; pp. 959 - 972
• Main Authors: 王爱文, 高乾书, 潘一山, 宋义敏, 李岚
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 辽宁工程技术大学冲击地压研究院,辽宁阜新123000%辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000%北方工业大学土木工程学院,北京100144%中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁沈阳110015 01.03.2021; 辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000
• Subjects: 钻孔卸压; 能量耗散规律; 破碎颗粒表面积; 冲击地压; 分形维数
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.1364

TD324; 基于煤的冲击倾向性测定方法进行预制钻孔煤样单轴加载试验,研究钻孔煤样的冲击倾向性变化规律,引入破碎颗粒分形维数与新增表面积,分析钻孔煤样破碎过程中的能量耗散规律.结果 表明:①钻孔使试样以剪切劈裂破坏形式转变为在孔洞两侧孕育、融合裂隙并在岩桥之间产生贯穿裂纹的破坏形式,同时伴随塌孔现象.随钻孔排数增多,钻孔试样呈现出应力峰前塑性损伤逐渐增大,峰值强度降低、积聚弹性能减少,峰后破坏耗时延长、耗能提升的趋势,且单轴抗压强度、冲击能量指数、弹性能量指数均逐渐降低,动态破坏时间显著升高,冲击倾向性逐渐减弱.②试样破碎颗粒分形维数与新增表面积具有良好的负相关性:试样破碎程度越低,分形维数越高,新增表面积越小.③试样应力峰前能量的输入、耗散与新增表面积无明显关系.峰后能量释放及耗散规律与破碎颗粒新增表面积变化规律一致,新增表面积越大则峰后耗能越多.受加载速率及钻孔布置影响峰后能量差值与新增表面积变化呈“U”形变化趋势.钻孔减缓了试样峰后能量释放与能量耗散速率,且二者降低幅值较为相近,单孔试样降低约17.0％,双孔试样降低约68.3％,三孔试样降低约70.8％.钻孔卸压可以降低峰前积聚的应变能,降低峰后单位时间内释放的能量,使得不易发生动力破坏.