煤體在沖擊荷載作用下的損傷機制

穆朝民，宮能平

(1.安徽理工大學 能源與安全學院，安徽 淮南 232001; 2.安徽理工大學 應用力學研究所，安徽 淮南 232001)

煤體在沖擊荷載作用下的損傷機制

穆朝民1，宮能平2

(1.安徽理工大學 能源與安全學院，安徽 淮南 232001; 2.安徽理工大學 應用力學研究所，安徽 淮南 232001)

以靜力學、沖擊動力為實驗手段，得出煤在不同應變率荷載下的應力-應變關系。根據實驗結果及煤體動態力學特征，通過改進朱-王-唐本構模型建立了體現煤體應變率效應、損傷特征的本構方程。將建立的方程嵌入有限元程序中對煤體在不同峰值沖擊荷載作用下的損傷機理進行研究，研究結果表明：煤體在沖擊荷載下出現層狀間隔劈裂結構，煤體的劈裂損傷主要有2種形式：① 由較大拉剪應力形成的“快速躍升式”損傷;② 拉剪-壓剪交替作用累積形成的 “慢速階梯式”損傷。

沖擊荷載;損傷;應變率;數值模擬;本構方程

煤與瓦斯突出是瓦斯內能、地應力、煤巖物理性質3者共同作用的結果，只不過對于不同突出類型3者所起的作用和參與程度各異。沖擊荷載作為廣義上地應力的一種其加載形式和材料對其的響應機理與靜力學加載明顯不同且沖擊荷載(沖擊地壓、爆破等)誘導煤與瓦斯突出的現象早已被發現。德國萊茵-維斯特法爾礦區、哈烏斯克礦井等在沖擊荷載發生前后，瓦斯濃度升高異常[1-2]。A.T.AЙPYHИ[3]對煤與瓦斯突出進行了分類，并提出了沖擊地壓伴隨瓦斯涌出的觀點。K.OGIEGLO等[4]研究表明工作面附近的震動容易造成瓦斯涌出量增加。……