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不同温度煤样冲击动力学行为及破坏特征

温度；煤；冲击；动力学；破坏

3、深地工程与能源利用 > 1、深部岩土力学基础理论

了解煤在不同温度下的动力学行为及失稳特征，能够为煤炭采掘、地下煤气化等工程中的岩石力学问题提供借鉴。基于霍普金森压杆实验系统，开展了煤样单轴动态破坏力学实验，研究了不同温度对深部煤样动力学行为的影响，分别从宏、微观破坏状态和能量耗散的角度对煤样的力学特征、破坏机制以及能量演化规律展开分析。研究结果表明：煤样的温度与质量损耗率呈二次函数关系，随着温度的升高，质量损耗率越大。煤样的动态强度随温度的增加呈现先增大后降低的趋势，其中100℃时的煤样力学强度最大。煤样的动态弹性模量随温度上升而线性下降。不同温度下的煤样破碎主要以碎块、颗粒以及煤粒屑为主，煤样的平均粒径随着温度的升高呈现先增大后减小的趋势，而分形维数随着温度的增加呈现先减小后增大的趋势。破坏形态由低温度下的轴向劈裂破坏向高温度下的压剪-劈裂复合破坏过渡。利用扫描电镜(SEM)对煤样进行观察，在未加热时，煤样主要以微孔和微裂隙为主，在100℃之前，煤样的裂隙由于煤颗粒的热膨胀逐渐闭合，力学强度增大；继续加热，中孔和过渡孔的数量开始上升，裂隙宽度变宽，数量增多，力学强度下降。在考虑温度的前提下，对能量的入射率、反射率和透射率的变化趋势进行分析。研究结果有助于揭示深部矿井动力灾害形成机制，为高地温下的矿井动力灾害防治提供理论依据。