不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性及破坏机制

• 作者: 陈光波 李谭 杨磊 张国华 李建伟 董红娟
• 来源期刊: 采矿与岩层控制工程学报
• 关键词: 煤岩组合体 力学特征 破坏机理 能量 力学分析
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 页码范围: 80-90
• 页数: 11页
• 分类号: TD315
• 语种: 中文

摘要

为研究不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性和破坏机制,对19种不同煤岩比例和组合方式的二元、三元组合体开展轴向压缩试验,从抗压强度、弹性模量、峰前能量、冲击能量指数等参数入手,分析组合体的力学特性;对构建的煤岩组合体相互作用模型进行理论分析,探究煤岩组合体的失稳破坏机理;从煤岩组合体的不同破坏形态入手,研究组合体破坏过程中的能量传递机制.研究发现:组合体的抗压强度介于各组分抗压强度之间,且偏向于软弱组分的抗压强度,随着细砂岩比例的增加而增大;组合体的弹性模量随着细砂岩占比的增大而增大,且岩石的弹性模量越大,组合体的弹性模量也越大;有煤组分的组合体的峰前积聚能量较少,细砂岩与粗砂岩构成的组合体的峰前积聚能量较多,组合体的峰前能量随着细砂岩占比的增加而增多;组合体的冲击能量指数与细砂岩比例为线性关系,随着细砂岩占比的增加而增大;细砂岩组分对于组合体的抗压强度、峰前能量、冲击能量指数的影响较大,对组合体的力学特性和冲击效应起决定作用;推导了煤岩组合体的弹性模量计算公式,从理论上揭示了组合体的弹性模量随岩石占比的增加而增加的规律;构建了煤岩组合体的力学模型,分析了组合体的失稳破坏机制.研究结果可为煤炭资源开采过程中的煤岩体相互作用下的破坏形态、力学特性、失稳机制等研究提供参考.