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题名预制钻孔煤样冲击倾向性及能量耗散规律
被引量：14
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作者
王爱文
高乾书
潘一山
宋义敏
李岚
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机构
辽宁工程技术大学力学与工程学院
辽宁工程技术大学冲击地压研究院
北方工业大学土木工程学院
中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期959-972,共14页
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基金
国家自然科学基金面上资助项目(51974150)
国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804208)
2018年新疆维吾尔自治区天池百人计划(柔性人才)支撑计划资助项目。
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文摘
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。
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关键词
冲击地压
钻孔卸压
分形维数
破碎颗粒表面积
能量耗散规律
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Keywords
rockburst
borehole pressure relief
fractal dimension
surface area of broken particles
energy dissipation laws
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分类号
TD324
[矿业工程—矿井建设]
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题名煤岩组合体冲击动力学特征试验研究
被引量：15
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作者
杨科
刘文杰
马衍坤
窦礼同
刘帅
魏祯
许日杰
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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
东北大学资源与土木工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期2569-2581,共13页
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基金
国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点资助项目(U21A20110)
安徽省高等学校研究生科研资助项目(YJS20210390)
安徽省“115”产业创新团队资助项目。
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文摘
为探究冲击荷载作用下煤岩组合体承载结构的动力学响应特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统结合超高速摄像机,设计开展了4种典型岩样与相同煤样水平层状复合而形成的煤岩组合体冲击压缩试验,对比分析了应力波由岩入煤情况下,煤岩组合体应力波传播规律、动态应力-应变关系、能量耗散规律及破坏失稳特征。研究结果表明:①煤岩组合体与入射杆波阻抗匹配效果的差异性对应力波传播的影响随冲击速度的增大逐渐减弱。②随冲击速度的增大,煤岩组合体最大动态峰值应力和峰值应变具有明显的应变率效应,入射能呈线性增大且与试样无关,反射能占比近似呈线性降低,最大动态峰值应力和吸收能占比近似呈幂函数增大。③冲击荷载作用下,煤岩组合体宏观裂隙起裂大多发生在远离煤岩交界面且强度相对较低的煤体或岩石端部,当裂隙发育至煤岩界面处,且裂纹尖端应力大于“弱化”煤岩强度时,裂隙将越过煤岩界面继续发育。④煤岩组合体冲击破坏时,在组合体动力显现影响程度方面,呈现出冲击速度大于岩石强度,岩石强度大于波阻抗匹配效果的规律。⑤相同冲击速度下,随着岩石强度的增大,岩组分更多起到能量的积聚和传递作用,岩石模式由劈裂破坏向剪切破坏转变,煤岩组合体动力显现逐渐向煤体转移,煤体破坏程度逐渐增大,煤样破碎颗粒逐渐由块状向粉状过渡,煤样破碎块体块度平均粒径降低,煤岩组合体分形维数逐渐增大。研究结果对动压巷道围岩控制提供了基础研究。
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关键词
煤岩组合体
SHPB
动态应力-应变关系
能量耗散规律
破碎特征
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Keywords
coal-rock combined samples
SHPB
dynamic stress-strain relationship
energy dissipation law
broken characteristics
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分类号
TD45
[矿业工程—矿山机电]
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题名不同冲击载荷下石灰岩动态特性及数值模拟研究
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作者
何俊秀
刘建庄
张涛涛
闫闯
贺高升
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机构
华北理工大学
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出处
《采矿技术》
2024年第6期37-42,共6页
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文摘
石灰岩在冲击载荷下的破碎尺度特征和能量耗散规律是开展岩体准动态稳定性分析和爆破设计的基础。为了研究石灰岩在受到不同动态载荷下的力学特性,通过对Φ50 m×25 mm试样进行不同载荷冲击下的霍普金森压杆试验,获取石灰岩试样的应变率曲线,采用GDEM数值模拟软件模拟岩石裂隙破裂过程,将应变率变化转化为能量耗散进行分析。研究结果表明:岩样裂隙发育程度与应变率的增加有率相关关系;冲击载荷在0.4 MPa时,试样呈现1条贯穿裂隙,冲击载荷为0.8 MPa时,试样呈现3条贯穿裂隙,裂隙发育由四周向中间扩展;应变率由26.51 s^(-1)增加到125.3 s^(-1),对应能量耗散由2.56 J增加到19.58 J;低应变率岩样呈低密度贯穿性裂隙大尺度冲裂破坏,高应变率岩样呈密集交叉性裂隙小尺度冲碎破坏。试验获取的冲击载荷下岩样破碎特征、裂隙特征和能量耗散规律,为爆破精细化设计和准动态稳定性分析提供了科学依据。
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关键词
冲击载荷
石灰岩
力学特性
裂隙形态
能量耗散规律
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分类号
TU4
[建筑科学—土工工程]
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