采矿与安全工程学报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (6): 1323-1334.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0062
王磊, 张帅, 刘怀谦, 陈礼鹏
摘要： 为探究不同初始瓦斯压力下煤体动力学特性和破坏特征,利用含瓦斯煤SHPB试验系统,开展不同瓦斯压力下煤体动态冲击试验,分析含瓦斯煤宏观力学参量随瓦斯压力的变化规律。此外,通过数字图像相关法(DIC)实时观测煤体动态破坏过程,并剖析瓦斯气体对煤体破坏模式的影响。研究结果表明:含瓦斯煤动态冲击应力-应变曲线可分为3个阶段,且其峰值强度、峰值应变和动态弹性模量均随初始瓦斯压力增加呈劣化趋势;基于数字图像相关法,发现低瓦斯压力时，应变集中区首先在试样中部出现并沿轴向往两端扩展,逐渐演化为横向主应变集中带,随着初始瓦斯压力的增加,试样应变集中区呈多块区分布,多个应变集中区相互贯通,形成无规则演化趋势的主应变集中带;不同初始瓦斯压力下,煤体均先在中部出现横向层裂裂隙,随后萌生多条次生劈裂裂隙,但随着初始瓦斯压力的增加,次生裂隙数量快速增长,煤体破坏形式由横向层裂破坏转变为横向层裂、纵向劈裂共存的复合型破坏;基于游离态瓦斯和吸附态瓦斯,构建瓦斯压力下煤体裂隙尖端应力强度因子KI(p),并揭示煤层瓦斯压力对煤体力学特性劣化和破坏特征变化的内在机理。
中图分类号:
