煤矸石充填材料在循环载荷作用下的细观变形特征分析

作者

何泽全巨峰肖猛宁湃周成张雅珍王栋
单位

中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学力学与土木工程学院
摘要

通过夯实机构循环夯实可提高煤矿固体充填体的密实度，从而改善其承载能力，即煤矿矸石充填体的抗变形能力与循环载荷下的细观变形特征具有密切关联。基于此，本文采用颗粒流数值模拟软件PFC3D重构不规则煤矿矸石柔性簇(Cluster)颗粒数值模型。研究模型在循环载荷作用下的宏细观力学特性，分析累积变形、颗粒破碎指标等对模型细观特征的影响。结果表明：在加载过程中，模型的累积变形和裂隙发育总数等参数随加载次数的增加分为快速增长和逐步稳定两个阶段；分析了模型在循环载荷作用下的内部力链分布。加载前期，力链多集中在加载板附近，并向中部延生；随循环次数增加，整个模型的力链贯通。研究成果可为煤矿固体充填液压支架的结构选型提供依据。
关键词

固体充填循环载荷颗粒流细观变形
基金项目(Foundation)

采选充+X一体化绿色协同开采技术项目(2018YFC0604706)；中国矿业大学研究生创新计划项目(2022WLKXJ121)；江苏省研究生研究与实践创新项目(KYCX22＿2585)；
文章目录

1 不规则破碎矸石模型
1.1 煤矸石充填材料循环载荷受力分析
1.2 不规则矸石块体三维颗粒簇构建
2 煤矿破碎矸石模型循环加载试验
2.1 颗粒流数值模型建立
2.2 模拟方案设计
2.3 细观参数标定
3 结果与分析
3.1 破碎矸石循环加载轴压-应变关系
3.2 破碎矸石循环加载过程中破碎参数
3.3 循环加载过程中模型细观变形特征
1) 力链及裂隙分布情况
2) 加载速率影响
4 结论
引用格式

何泽全,巨峰,肖猛,宁湃,周成,张雅珍,王栋.煤矸石充填材料在循环载荷作用下的细观变形特征分析[J].采矿与安全工程学报,2022,39(05):1002-1010.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0156.
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