采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5): 1271-1283.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0540

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煤岩组合体岩石回弹特征与破坏能量演化研究

李鹏杰1,3,高富强1,2,3,王晓卿2,3,卢志国2,3,赵瑞1   

  1. 1. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116;2. 中煤科工开采研究院有限公司,北京100013;3. 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京100013
  • 出版日期:2026-09-15 发布日期:2026-09-22
  • 通讯作者: 高富强,E-mail: fuqgao@gmail.com,Tel: 010-84263129
  • 作者简介:李鹏杰(2000— ),男,山东省潍坊市人,博士研究生,从事巷道围岩控制及相关岩石力学方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52274085,52274124,52474102,52404085);中煤科工开采研究院有限公司科技创新基金项目(KCYJY-2025-QN-02)

Study on rock rebound characteristics and energy transition during failure of coal-rock composite specimens

  • Online:2026-09-15 Published:2026-09-22

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。

关键词: 煤岩组合体, 动载破坏, 岩石回弹效应, 能量演化规律

中图分类号: