岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 2021-2033.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0101

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

受载煤岩组合体破坏前能量分布规律

陈光波1, 2，秦忠诚2，张国华3，李谭2，李敬凯2   

  1. 1. 内蒙古科技大学 矿业研究院，内蒙古 包头 014010；2. 山东科技大学 矿业与安全工程学院，山东 青岛 266590； 3. 黑龙江科技大学 矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022
  • 收稿日期:2019-01-17 修回日期:2019-05-27 出版日期:2020-06-11 发布日期:2020-08-02
  • 作者简介:陈光波，男，1990年生，博士研究生，主要从事矿山压力与岩层控制以及岩石力学方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.51379119，No.51604164，No.51774122）。

Law of energy distribution before failure of a loaded coal-rock combined body

CHEN Guang-bo1, 2, QIN Zhong-cheng2, ZHAN Guo-hua3, LI Tan2, LI Jing-kai2   

  1. 1. Mining Research Institute, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou, Inner Mongolia 014010, China; 2. School of Mining and Safety Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China; 3. Institute of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science and Technology, Harbin, Heilongjiang 150022, China
  • Received:2019-01-17 Revised:2019-05-27 Online:2020-06-11 Published:2020-08-02
  • Contact: 秦忠诚，男，1965年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩石力学与工程方面的教学研究工作。E-mail: 1295458017@qq.com E-mail: cgb150617@126.com
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51379119, 51604164, 51774122).

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摘要： 为研究引发冲击地压的能量在煤岩系统中的分布规律，理论分析了二元、三元组合模型峰前能量分布计算公式，并对自主构建的不同比例的二元、三元组合体开展了轴向加载试验。试验结果表明：随着煤岩高度比增大，组合体峰前总能量也逐渐增大，但增幅逐渐减小；相同煤岩高度比的组合体，岩石组分越硬，组合体峰前总能量越小；无论何种组合体，煤组分能量占比最大，均大于50%；随着煤岩高度比的增大，煤组分能量占比逐渐增大，岩石组分能量占比逐渐减小；煤岩高度比相同的组合体，岩石组分越硬，煤组分能量占比越大。组合体峰前能量主要分布在煤组分中，其次为粗砂岩，细砂岩积聚能量最少。由此表明：煤岩系统中的能量主要分布在软弱煤岩层中，岩层弹性模量越大，积聚能量越少。据此提出了直接释能和间接释能两种冲击地压防控理念，对现场冲击地压的防治具有指导意义。

关键词: 冲击地压, 煤岩组合体, 破坏, 能量, 分布规律

Abstract: To study the distribution law of the energy that induced rockburst in a coal rock system, the calculation formula of pre-peak energy distribution of binary and ternary combined models was theoretically analyzed. The axial loading experiments of binary and ternary self-constructed combined bodies with different proportions were carried out. The experimental results show that with the increase of coal-rock height ratio, the pre-peak total energy increases, but the increase amplitude decreases gradually. For combined bodies with the same coal-rock height ratio, the harder the rock component is, the smaller the pre-peak total energy will be. Independent of coal-rock height ratios, the proportion of energy stored in the coal component is always higher, which is more than 50%. With the increase of coal-rock height ratio, the proportion of energy stored in the coal component increases gradually, and the proportion of energy stored in the rock component decreases gradually. For combined body with the same coal-rock height ratio, the harder the rock component is, the higher the proportion of energy stored in the coal component will be. The pre-peak energy of a combined body is mainly distributed in the coal component, followed by the gritstone, and the fine sandstone has the least accumulated energy. This shows that the energy in a coal-rock system is mainly distributed in the weak coal-rock strata, the greater the elastic modulus of a rock, the less the amount of accumulated energy. Based on this, two concepts of prevention and control of rock burst, direct release of energy and indirect release of energy, were put forward. The results are of guiding significance to the prevention and control of rock burst in the field.

Key words: rock burst, coal-rock combined body, failure, energy, distribution law

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[1] 杨爱武, 杨少朋, 郎瑞卿, 陈子荷, . 轻质固化盐渍土三维力学特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 593-600.
[2] 姚精明, 许自文, 王建, 王路. 锚杆−泡沫铝联合支护防治冲击地压试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 620-626.
[3] 熊仲明, 吕世鸿, 李运良, 赵奇峰, 李进, 谭书舜, 张向荣, 朱玉荣, 姜磊, 杨琪凡, 张宁波, 张子栋. 被动围压下黄土动态力学性能与能量耗散研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 775-782.
[4] 王力, 李高, 陈勇, 谭建民, 王世梅, 郭飞, . 赣南地区人工切坡降雨致灾机制现场模型试验[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 846-854.
[5] 张雨霏, 李建春, 闫亚涛, 李海波, . 基于SHPB试验的粗糙节理面动态损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 491-500.
[6] 任连伟, 任军洋, 孔纲强, 刘汉龙, . 冷热循环下PHC能量桩热力响应 和承载性能现场试验[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 529-536.
[7] 卢锋, 仇文革, . 基于能量演化理论的多参数非等比例折减的 安全系数求解方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 547-557.
[8] 李利平, 朱宇泽, 周宗青, 石少帅, 陈雨雪, 屠文锋. 隧道突涌水灾害防突厚度计算方法及适用性评价[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 41-50.
[9] 李超, 李涛, 荆国业, 肖玉华. 竖井掘进机撑靴井壁土体极限承载力研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 227-236.
[10] 李任融, 孔纲强, 杨庆, 孙广超. 流速对桩−筏基础中能量桩换热效率 与热力耦合特性影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 264-270.
[11] 杨括宇, 陈从新, 夏开宗, 宋许根, 张伟, 张褚强, 王田龙. 崩落法开采金属矿巷道围岩破坏机制的断层效应[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 279-289.
[12] 卞康, 陈彦安, 刘建, 崔德山, 李一冉, 梁文迪, 韩啸. 不同吸水时间下页岩卸荷破坏特征的 颗粒离散元研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 355-367.
[13] 李二强, 张洪昌, 张龙飞, 朱天宇, 路景淦, 冯吉利, . 不同层理倾角炭质板岩巴西劈裂 试验及数值研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2869-2879.
[14] 杨爱武, 杨少坤, 张振东, . 基于不同卸荷速率与路径影响下 吹填土力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2891-2900.
[15] 孟敏强, 王磊, 蒋翔, 汪成贵, 刘汉龙, 肖杨, . 基于尺寸效应的粗粒土单颗粒破碎试验及数值模拟[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2953-2962.
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[1] 徐速超，冯夏庭，陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[2] 张力霆，齐清兰，魏静，霍倩，周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[3] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[4] 易 俊，姜永东，鲜学福，罗 云，张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[5] 陶干强，杨仕教，任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[6] 陈 阵，陶龙光，李 涛，李海斌，王综勇. 支护结构作用的箱基沉降计算新方法[J]. , 2009, 30(10): 2978 -2984 .
[7] 张明义，刘俊伟，于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[8] 刘振平，贺怀建，李 强，朱发华. 基于Python的三维建模可视化系统的研究[J]. , 2009, 30(10): 3037 -3042 .
[9] 吴 亮，钟冬望，卢文波. 空气间隔装药爆炸冲击荷载作用下混凝土损伤分析[J]. , 2009, 30(10): 3109 -3114 .
[10] 周晓杰，介玉新，李广信1. 基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟[J]. , 2009, 30(10): 3154 -3158 .
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