含煤线夹矸岩体力学特性及变形破坏特征的数值实验

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0274

采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (6): 1198-1209.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0274

含煤线夹矸岩体力学特性及变形破坏特征的数值实验

伍永平,汤业鹏,解盘石,胡博胜,刘宝恒

西安科技大学能源学院，教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西西安 710054

出版日期:2022-11-15 发布日期:2022-12-21
通讯作者: 汤业鹏 E-mail： 1454057492@qq.com Tel： 17765851816
作者简介:伍永平(1962— ),男,陕西省汉中市人,教授,博士生导师,从事复杂难采煤层安全高效开采方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金重点项目(51634007);

山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY020326);

陕西省自然科学基础研究计划-陕煤联合基金项目(2021JLM-10)

Numerical experimental study on mechanical properties and deformation and failure characteristics of the dirt band rock mass

Online:2022-11-15 Published:2022-12-21

摘要/Abstract

摘要： 为探究含不同煤线夹矸岩体的力学特性及变形破坏特征,基于颗粒流PFC2D数值模拟软件,分别建立了不同煤线层数、厚度、倾角的夹矸岩体单轴加载数值实验模型,研究了煤线层数、煤线厚度、煤线倾角对夹矸岩体力学特性及变形破坏的影响机制,以及不同煤线倾角夹矸岩体变形破坏过程中的能量演化特征。研究结果表明:相同含煤比重下,煤线厚度对夹矸岩体的影响要显著于煤线层数,煤线层数的改变对夹矸的弹性模量和抗压强度的影响较大,对夹矸破坏形式影响较小,而煤线厚度的改变则易引起破坏形式的改变;夹矸岩体的弹性模量和单轴抗压强度相对于煤线倾角的关系曲线均近似呈“U”形,即随煤线倾角的增大,均表现为先减小后增大的变化规律,但二者近似取得最小值的角度不同,弹性模量在45°左右达到最小值,而单轴抗压强度最小值则出现在倾角约为60°;随煤线倾角增大,夹矸的破坏模式将呈现岩石主控压裂破坏煤线主控滑移破坏煤线主控劈裂破坏的演变特征;夹矸岩体变形破坏过程中的能量演化亦表现出一定的倾角效应,各加载阶段,夹矸内应变能、黏结能、摩擦能、动能相对于边界能占比随煤线倾角的变化曲线,也近似呈现出以45°为对称轴而两侧较为平缓的“U”形。

关键词: 夹矸, 力学特性, 变形破坏, 颗粒流, 倾角效应

中图分类号:

TD 325

伍永平, 汤业鹏, 解盘石, 胡博胜, 刘宝恒. 含煤线夹矸岩体力学特性及变形破坏特征的数值实验[J]. 采矿与安全工程学报, 2022, 39(6): 1198-1209.

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含煤线夹矸岩体力学特性及变形破坏特征的数值实验

Numerical experimental study on mechanical properties and deformation and failure characteristics of the dirt band rock mass

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