煤炭科学技术

作者：王爱文, 范德威, 潘一山, 代连朋, 李超然, 杨凯磊, 张巍, 刘兴发, 刘瀚琦, 卢闯,

关键词：冲击地压, 冲击倾向性浸水煤体, 能量演化规律, 冲击破裂面, 粗糙度与分形特征,

水化作用弱化冲击倾向性煤体宏细观力学性质，改善煤体应力波能量折反射能力，降低注水巷道冲击释能危险性。为探究水化作用下冲击倾向性煤体能量演化机制，开展了不同含水率下单轴压缩、冲击加载试验，基于能量原理分析了不同含水率冲击倾向性煤体动静载能量演化规律。利用电镜扫描和X射线衍射设备检测了冲击倾向煤体冲击破裂面粗糙度分形特征以及元素占比，揭示了含水率对煤体细观冲击破裂面粗糙性和矿物元素质量的影响规律，探讨了冲击应力波作用下冲击倾向性煤体浸水增裂防冲机制。结果表明：① 从干燥到饱水状态，动静压缩下冲击倾向性煤体破坏裂纹数量增多和曲折性增强，脆性减弱，韧性塑性显著增强。强冲击倾向性煤相较于弱冲击倾向性煤破坏更剧烈，裂纹相对较少。② 提高含水率削弱了冲击倾向性煤体动静载弹性应变能积聚能力，总释放能量减少。冲击动载下弱冲击倾向煤反射能占比从55%增至70%，透射能占比从9%衰减至3%，强冲击倾向煤反射能占比从24%增至50%，透射能占比从40%衰减至10%。③ 加强水化作用使冲击倾向性煤体破裂面的粗糙度和分形维数呈下降趋势，弱化了局部细观裂纹产生的能耗，继而相同冲击动能下冲击倾向煤体冲击裂纹数量增加，应力波在微裂纹中产生更多折射和反射路径，冲击能量在折反射中快速衰减，最终降低冲击释能危险性。

来源：2025年第9期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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