柱旁充填中煤柱与充填体之间的界面为煤充结构体的薄弱环节，对煤充结构体的劈裂特性具有重要影响。本文开展了不同界面角度情形下煤充结构体试样破坏的巴西劈裂试验，分析了煤充结构体试样的劈裂特性、破坏模式与受力状态，并揭示了其劈裂破坏机理。结果表明：煤充结构体可简化为由煤体元件和充填体元件共同组成的复合承载体，其劈裂力学特性与界面角度密切相关。煤充结构体试样整体抗拉强度随界面角度增加呈先增大后减小的变化趋势，表现出明显的各向异性。煤充结构体试样的破坏模式表现为：类型Ⅰ:裂纹主要沿煤充结构体试样界面扩展；类型Ⅱ:裂纹主要沿煤充结构体试样加载方向扩展；类型Ⅲ:裂纹沿煤充结构体试样界面方向和加载方向扩展。煤充结构体劈裂破坏机理体现在：界面上所受载荷达到界面抗压、抗拉或抗剪强度，使试样内部产生沿界面贯通的裂纹，发生Ⅰ类破坏。煤体元件所受载荷先达到其抗拉强度，最早产生拉伸裂纹；随着载荷持续增大，充填体元件所受载荷也达到自身抗拉强度，最终沿加载方向在试样内产生贯通型拉伸裂纹，发生Ⅱ类破坏。煤体元件所受载荷先达到其抗拉强度，产生拉伸裂纹；随着载荷不断增大，先后或同时达到界面强度和充填体元件抗拉强度，使试样内形成由拉伸裂纹和界面裂纹共同组成的贯通型裂纹，发生Ⅲ类破坏。本研究可为柱旁充填中煤充结构体劈裂失稳防控提供理论依据。

国家杰出青年科学基金项目(51925402)；国家自然科学基金项目(52174125)；山西省优青培育基金项目(20210302122008)；山西省科技重大专项项目(20201102004)；

1 煤充结构体的概念
2 煤充结构体劈裂加载试验
2.1 试样制备
2.2 试验系统
2.2 试验方法
3 不同界面角度煤充结构体劈裂特性
3.1 界面角度对试样承载特性的影响
3.2 界面角度对试样裂纹扩展的影响
3.3 界面角度对试样劈裂破坏的影响
4 不同界面角度煤充结构体劈裂机理
4.1 煤充结构体试样劈裂破坏模式
1) 类型Ⅰ:
2) 类型Ⅱ:
3) 类型Ⅲ:
4.2 煤充结构体试样劈裂破坏受力分析
4.3 煤充结构体试样劈裂破坏机理
5 结 论

史旭东,王凯,白锦文,曹光明,冯国瑞,王泽华,崔博强,宋诚.不同界面角度煤充结构体劈裂破坏特性与机理[J].采矿与安全工程学报,2023,40(02):387-398.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0101.