采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (3): 709-721.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0053

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法向应力对煤充结构体界面剪切行为的影响

赵彦同1,2,史旭东1,2,白锦文1,2,3,崔博强4,吴凡4,侯斌1,2,冯国瑞1,2,4
  

  1. 1. 太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;2. 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,
    山西太原030024;3. 山西焦煤集团有限责任公司,山西太原030024;
    4. 山西能源学院矿业工程系,山西晋中030600
  • 出版日期:2026-05-15 发布日期:2026-05-15
  • 通讯作者: 白锦文,E-mail: baijinwen629@sina.com,Tel: 15003419629
  • 作者简介:赵彦同(1999— ),男,山西省朔州市人,硕士,主要从事特殊开采与岩层控制方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学青年科学基金项目(A类延续资助)(52525401);国家自然科学基金面上项目(52574159);国家自然科学基金项目(C类)(52504141)

Effect of normal stress on the interfacial shear behavior of coal-backfilling structures

  • Online:2026-05-15 Published:2026-05-15

摘要: 界面剪切破坏是煤充结构体典型的失稳模式之一。法向应力对煤充结构体的界面剪切力学行为具有重要的影响。开展了0.6,1.2,1.8,2.4和3.0 MPa等5种法向应力情形下煤充结构体锯齿界面破坏的单面剪切试验,分析了煤充结构体界面的剪切力学特性,研究了不同法向应力对煤充结构体界面破坏模式与受力状态的影响,并构建了剪切条件下煤充结构体界面发生爬坡、啃断和滑移破坏的理论模型。结果表明:煤充结构体界面剪切强度随法向应力的增大呈“线性递增”的变化趋势。法向应力的增大会改变煤充结构体界面的应力分布,导致其最终的破坏模式的差异性:法向应力较小时,当界面锯齿表面所受荷载超过了其抗剪强度,会发生爬坡破坏;随着法向应力的增大,煤体元件或充填体元件锯齿端部所受荷载超过了其抗剪强度,发生啃断破坏;当煤充结构体整体所受荷载超过其抗剪强度时,则出现滑移破坏。煤充结构体界面剪切破坏理论模型能够较好地预测煤充结构体发生三类破坏时的剪切强度。

关键词: 煤充结构体, 剪切破坏, 法向应力, 破坏模式, 失稳机制

中图分类号: