采矿与安全工程学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (5): 1011-1024.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0417

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三维动静载荷作用下组合煤岩样动态力学特性及本构关系#br#

翟新献1,赵晓凡1,2,钱红亮3,刘勤裕1,任柱安1,郭钊洋1,肖同强1   

  1. 1. 河南理工大学能源科学与工程学院,河南  焦作  454000; 2. 华北理工大学应急管理与安全工程学院,河北  唐山  063210; 3. 河南大有能源股份有限公司耿村煤矿,河南  三门峡  472431
  • 出版日期:2024-09-15 发布日期:2024-09-14
  • 通讯作者: 赵晓凡,E-mail: sxplzxf1993@163.com,Tel: 13283916331
  • 作者简介:翟新献(1963— ),男,河南省洛阳市人,博士,教授,主要从事采矿工程方面的研究。
  • 基金资助:
     国家自然科学基金项目(51574110,52074102);河北省高等学校科学技术研究项目(QN2024057);河南省重点研发与推广专项项目(222102320143)

Dynamic mechanical properties and constitutive relationship of coal-rock combined specimens under 3D coupled dynamic and static loads#br#

  • Online:2024-09-15 Published:2024-09-14

摘要: 为研究冲击倾向性煤层巷道底板煤岩体的动态力学特性,利用分离式霍普基森压杆(SHPB)试验系统,采用耿村煤矿综放开采回采巷道的煤样和底板岩样,进行圆柱形组合煤岩样动静载荷冲击压缩试验,研究煤岩组合比、冲击速度和围压对组合煤岩样动态力学性能的影响。试验结果表明:依据动态应力-应变曲线,将煤岩样冲击压缩变形过程划分为4个阶段,在屈服阶段煤岩样变形出现数次应力屈服平台;试件动态抗压强度、屈服强度均与煤岩组合比负相关,煤岩样动态峰值强度、变形模量、极限应变等均与冲击速度呈线性正相关,动态峰值应变、极限应变和残余应变均与围压负相关。基于统计损伤理论,建立三维中应变率组合煤岩样黏弹性时效损伤本构关系。理论曲线与室内试验曲线拟合度较高,可用来表示三轴动静载作用下组合煤岩样动态应力应变关系。研究结论为冲击地压矿井深部开采时煤岩样变形失稳机理研究提供理论支撑。

关键词: 组合煤岩样, SHPB, 煤岩组合比, 冲击速度, 围压, 动态力学性质, 本构关系

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