• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
不同应变率下松软煤体动态压缩力学特征试验研究
  • 37
  • 作者

    朱传奇王磊刘怀谦陈礼鹏张帅

  • 单位

    安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

  • 摘要
    深部冲击荷载扰动极易诱发松软煤层围岩失稳事故。为研究不同应变率下松软煤体动态力学特征,针对淮南矿区潘一矿11518工作面松软煤体,压制φ50mm×25mm的圆柱形型煤试样,运用分离式霍普金森压杆试验系统,开展5组冲击速度下(0.30、0.35、0.40、0.45、0.50MPa)煤体的动态压缩试验,获取煤体动态应力-应变曲线,计算破碎耗能及耗能密度,筛分不同粒径区间破碎煤体质量,分析煤体力学特征参数、能量耗散及破碎特征随应变率的变化规律,揭示煤体冲击破坏的应变率效应。研究结果表明:(1)在试验应变率范围内,煤体初始压密阶段均不明显,且随应变率的增高,弹性变形阶段曲线斜率缓慢增大,屈服阶段有所增长,软化阶段应力降幅增大。(2)煤体峰值应力、峰值应变、割线模量随应变率的增高均具有线性增大的变化特点,增幅分别为130.998%、111.335%、52.026%。(3)随应变率的增高,煤体破碎耗能及破碎耗能密度均呈指数增长,破碎耗能占比逐渐增大。(4)应变率越大,破坏后煤体小体积碎块越多,应变率由66.778 s-1变化到259.154 s-1过程中,碎块平均粒径由3.34mm逐渐降低至2.49mm,碎块分形维数由2.37缓慢增大到2.61,型煤与原煤(应变率为57.433~240.100 s-1)破碎特征随应变率变化趋势具有一致性。研究结果可为厘清松软煤体冲击动态力学响应过程、防控失稳灾害提供试验依据。
  • 关键词

    松软煤体应变率力学特征参数能量耗散破碎特征

  • 文章目录
    0引言
    1 煤体冲击试验
    1.1 试验准备
    1.2 试验系统
    1.3 试验方案
    2 试验结果及分析
    2.1 应力平衡验证
    2.2 不同冲击气压下松软煤体应变率
    2.3 不同应变率下松软煤体动态应力-应变曲线
    2.4 应变率对松软煤体力学特征参数的影响
    2.4.1 峰值应力变化规律
    2.4.2 峰值应变变化规律
    2.4.3割线模量变化规律
    2.5 应变率对松软煤体能量耗散特征的影响
    2.5.1 能量计算方法
    2.5.2 破碎耗能及其占比变化规律
    2.5.3 破碎耗能密度变化规律
    2.6 应变率对松软煤体破碎特征的影响
    2.6.1 不同应变率下煤样破碎形态
    2.6.2 煤样破碎粒径变化规律
    2.6.3 煤样碎块分形维数变化规律
    2.6.4煤样破碎特征对比分析
    3 结论
  • 相关文章
相关问题

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联