采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5): 1271-1283.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0540
李鹏杰1,3,高富强1,2,3,王晓卿2,3,卢志国2,3,赵瑞1
摘要: 为探究岩石力学性质差异对煤岩组合体岩石回弹及能量转化的影响,开展不同岩石刚度和强度煤岩组合体单轴压缩试验与数值模拟,并基于数值模拟再现岩石回弹过程,揭示了不同刚度和强度岩石对“岩-煤-岩”组合试样破坏过程、岩石回弹特征及能量转化机制的控制作用。研究结果表明:煤体失稳破坏为仍处于弹性阶段的岩石提供回弹空间和应力卸载条件,处于弹性阶段的岩石发生快速回弹,其回弹速度显著高于初始加载速率,对煤体造成“冲击”。岩石回弹阶段存在明显的震荡现象。岩石内部积累的弹性应变能存在多次向动能转化的过程。能量演化分析显示,低刚度煤岩组合试样破坏时,更多弹性应变能转化为动能,而高刚度煤岩组合试样中能量通过微裂纹萌生-扩展-贯通过程耗散较多。岩石的刚度对试样破坏剧烈程度及岩石回弹均起主导作用,岩石强度对其影响则相对较小。研究从岩石回弹动态响应与能量动态转化的协同视角,揭示了煤岩组合体失稳致灾的内在机制,为煤岩动力灾害的内在机理及防治提供基础理论参考。
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