含裂隙煤体能量耗散特征与冲击倾向性研究

作     者：朱志洁 李瑞琪 汤国水 韩军 王来贵 吴云龙 ZHU Zhijie;LI Ruiqi;TANG Guoshui;HAN Jun;WANG Laigui;WU Yunlong

作者机构：辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 滁州职业技术学院组织人事处安徽滁州239000 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第5期

页      面：32-44页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0819[工学-矿业工程] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0837[工学-安全科学与工程] 0814[工学-土木工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：辽宁省自然科学基金计划资助项目(2023-MS-318) 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室开放基金课题资助项目(2021-CMCUKF016) 安徽省高校学科(专业)拔尖人才学术资助项目(gxbjZD2022134) 

主　　题：冲击倾向性 裂隙煤体 冲击地压 颗粒流模拟 单轴压缩 

摘      要：冲击倾向性是煤岩体能否发生冲击地压的自然属性,裂隙的分布对其有重要影响。为研究煤体原始裂隙对能量耗散特征和冲击倾向性的影响机制,采用PFC2D数值模拟方法,对不同裂隙类型的煤体试件进行了单轴压缩测试。研究表明:①随着裂隙倾角的增大,宏观力学参数抗压强度和弹性模量均表现为先减小后增大的趋势;当裂隙倾角为30°时,两者都取得最小值。不同裂隙类型宏观力学参数大小关系为:非共面平行双裂隙试件单裂隙试件共面断续双裂隙试件。②弹性应变能和总应变能的变化规律与宏观力学参数相似。平行非共面的裂隙试件在裂隙之间形成了能量耗散结构,共面断续双裂隙试件裂隙之间形成了能量集中区,揭示了不同裂隙类型弹性能量大小关系的内在原因。③从煤岩体储存弹性能的能力和破坏后释放弹性能的能力2个角度对冲击倾向性进行分析,提出了弹性能储存率和弹性能释放率2个冲击倾向性指标。④随着裂隙倾角的增大,弹性能储存率和弹性能释放率均表现为先减小后增大的趋势;当裂隙倾角为30°时,两冲击倾向性指标都取得最小值。不同裂隙类型冲击倾向性大小关系为:非共面平行双裂隙试件单裂隙试件共面断续双裂隙试件。裂隙的分布形态对煤体的冲击倾向性具有显著影响,在煤岩体的冲击倾向性评价和冲击地压防治中应考虑裂隙这一因素。