煤体高度占比对复合煤岩体力学损伤响应特性的影响

摘要

冲击地压是“顶板-煤柱”组合系统(复合煤岩体)在开采强扰动作用下发生的能量剧烈释放现象，煤体高度占比是影响复合煤岩体失稳破坏的主要因素，为研究煤占比对受载复合煤岩体宏细观力学特性的影响，采用颗粒离散元程序构建数值模型，开展复合煤岩体单轴压缩试验，探讨失稳破坏机制。结果表明:随着煤体高度的减小，复合煤岩体的单轴抗压强度、弹性模量以及局部积聚的垂直应力逐渐增大，且失稳破坏的时间提前;失稳破坏区域由煤逐渐向岩石中过渡，裂纹扩展由渐进性-阵发性损伤向渐进性-阵发性-突发性损伤转变，其阵发性特征更为显著，裂纹发育方向更分散，且煤体中的裂纹发育更加充分;当煤体高度占比由0.1增至0.2时，峰值应变能降低了60.144%，当煤体高度占比由0.2增加到0.5时，峰值应变能先减小后增大，随着煤体高度占比的减小，复合煤岩体在受载过程中表现出多次应变能间歇性释放和积累的特征。针对顶板高度较大的工作面，应加强防控，注意复合型动力灾害的发生。研究结果可为冲击地压的预测、防治以及复合煤岩体失稳破坏机制的研究提供借鉴。

关键词

复合煤岩体 / 力学特性 / 不同高度比 / 离散元 / 冲击地压