不同浸泡时间下煤岩组合体破坏特征点能量演化机制

摘要

为探究煤岩组合体在不同浸泡时间下变形破坏过程中特征点处的能量演化机制，针对某矿煤岩体开展了不同浸泡时间下单轴压缩试验，研究表明：随着煤岩组合体浸泡时间的增加，弹性模量、抗压强度、脆性指数与浸泡时间呈负相关，峰值应变与浸泡时间呈正相关。基于能量计算原理可知，随着浸泡时间的延长，煤岩组合体在线弹性起始点处的弹性应变能占比逐渐增大，在微裂纹形成和孔隙闭合过程中的耗散能占比较低；在峰值应力处，储存弹性应变能与吸收总应变能的能力越弱，耗散能占比反而越高，表明其能量耗散越显著；在峰后完全破坏处，吸收的总应变能呈下降趋势，表明其吸收外界能量的能力在逐渐降低。进一步探究了煤岩组合体冲击倾向性演化规律，当组合体浸泡时间增至21 d时，能量冲击指数I_ACF与改进的脆性指数I_BIM逐渐降低，但当浸泡时间增至28 d时，即试样达到饱和状态，I_ACF与I_BIM反而呈上升趋势。研究成果为煤岩矿柱水害预测评价与岩石力学评估提供参考。

关键词

煤岩组合体 / 浸泡时间 / 能量演化 / 力学特性 / 半轴压缩实验 / 能量耗散