煤炭科学技术

作者：雷国荣, 李春元, 杨凯, 王嘉敏, 毛怀昆, 李正一, 魏礼刚, 崔春阳, 何团, 李晓鹏, 袁红辉,

关键词：应力跌落, 裂隙破裂, 弹射模式, 弹射动能, 冲击倾向性, 加载速率,

为探究冲击倾向性煤单轴压缩作用下的变形、破裂及弹射破坏力学行为，开展了不同加载速率下冲击倾向性煤的单轴压缩试验，获取了煤样的峰后应力跌落分类特征，结合煤样CT扫描原生裂隙三维重构，分析了不同应力跌落类型煤样的失稳破坏差异机制。基于非接触全场应变测量结果，分析了煤样裂隙的峰前、峰后破裂演化及破裂−弹射规律，统计计算了煤样弹射区域的应力变化及转换特征，揭示了煤体的弹射模式，获取了煤样应力跌落类型的破裂−弹射及弹射模式分类特性，分析了煤样现有冲击倾向性指数与峰后弹射冲击动能的关联性，并建立了表征煤样峰后弹射剧烈程度的指标Wsdr。结果表明：煤样峰后应力跌落分为持续跌落(Ⅰ类)、台阶式跌落(Ⅱ类)及瞬间跌落(Ⅲ类)3种类型，且煤样的峰后应力跌落类型与其原生裂隙发育密切相关。冲击倾向性煤弹射前表面裂隙扩展具有缓慢、加速扩展破裂的非线性特征，且Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类弹射冲击孕育时间依次减小。冲击倾向性煤分为局部弹射、区域贯通弹射和整体失稳弹射3种弹射类型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类煤样分别表现为以局部弹射、区域贯通弹射、整体失稳弹射为主导发生弹射冲击；煤样具有母体动力源和弹射块体动力源2类弹射模式，且同一应力跌落类型煤样可由母体动力源或弹射块体动力源导致弹射冲击。提出的指标Wsdr与弹射弹射动能呈线性正相关。

来源：2025年第10期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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