地应力作用下聚能爆破煤体损伤特征试验研究

作     者：杨帅 刘泽功 常帅 张健玉 傅师贵 乔国栋 张鑫 YANG Shuai;LIU Zegong;CHANG Shuai;ZHANG Jianyu;FU Shigui;QIAO Guodong;ZHANG Xin

作者机构：安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽合肥230031 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第5期

页      面：1078-1090页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52074013) 安徽省教育厅高校自然科学基金项目(YJS20210395,YJS20210396) 安徽理工大学2023年研究生创新基金项目(2023CX1004) 

主　　题：聚能爆破 地应力 数值模拟 分形维数 裂纹扩展 

摘      要：为研究地应力影响下聚能爆破对煤层的损伤情况及裂纹扩展规律,以聚能爆破作用机理和地应力下爆破孔环向应力分布规律为理论基础,通过相似模拟试验和数值模拟与分形维数相结合的方法,探讨了地应力作用下聚能爆破煤体裂纹扩展规律。试验结果表明:相对于无地应力条件,3组对照试验1#测点的应力大小和动载作用时间均减少,证明地应力对聚能爆破存在抑制作用。聚能爆破受地应力的影响会减少裂纹发育的长度,但依然能够保证裂纹的定向发育。当聚能方向平行于最大主应力方向时,聚能方向裂纹会得到延长;反之,裂纹长度将会减少。通过ANSYS/LS-DYNA对不同侧压系数(k)下煤体聚能爆破进行模拟,结果表明:k越大对聚能方向裂纹发育抑制越明显;k越小则对聚能方向裂纹发育起促进作用。同时,通过线性拟合得到损伤量w和分形维数D之间的函数关系,建立了煤体损伤预测模型。