МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ УГЛЯ И ВМЕЩАЮЩЕЙ ГОРНОЙ ПОРОДЫ ПОД СТАТИКО-ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ Dynamic Mechanical Properties and Failure Laws of Coal and Rock Under Static-Dynamic Combined Loading

Pan Wang, Shuan-Cheng Gu, Rong-Bin Huang, Zhan-Feng Wang

Аннотация


Для исследования закономерностей разрушения угольных горных массивов под воздействием комбинированной статико-динамической нагрузки проведены динамические испытания с использованием разрезного стержня Хопкинсона (SHPB), а также численное моделирование методом конечных элементов. Системно проанализированы механические свойства образцов угля и вмещающей горной породы при различных статических и динамических нагрузках. Полученные результаты показали, что при динамической нагрузке трещины инициируются в центре образца и затем распространяются по всему его объему, приводя к фрагментарному разрушению. Численные данные хорошо согласуются с результатами экспериментов, подтверждая надежность расчетной модели. При фиксированной динамической нагрузке динамическая прочность и время разрушения образцов находятся в нелинейной зависимости от статической нагрузки, при этом её критическим значением является 60% от предела прочности на сжатие. Ниже этого порога статическое нагружение препятствует разрушению, выше - ускоряет его. При фиксированной статической нагрузке время до разрушения значительно уменьшается с увеличением ударного давления. Угольно-породный образец под воздействием сочетания статической и динамической нагрузок характеризуется более длительным временем до разрушения и более высокой пиковой прочностью, чем под воздействием только динамической нагрузки. Полученные результаты могут быть использованы как теоретическая основа для анализа механизма горных ударов в угольных шахтах.

Полный текст статьи публикуется в английской версии журнала
«Soil Mechanics and Foundation Engineering”, vol.63, No.5


Литература


H. Xie, F. Gao, and Y. Ju, “Ground engineering research and development of rock mechanics in deep,” Chin. J. Rock Mech. Eng., 34(11), 2161-2178 (2015). https://doi.org/10.13722/j.cnki.jrme.2015.1369.

P. Wang and S. Gu, “Experimental simulation of the energy absorption characteristics of laminated rubber for rock dynamic impact protection,” Soil. Mech. Found. Eng., 61(6), 1-7 (2025), https://doi.org/10.1007/S11204-025-10014-2.

L. Yuan, “Research progress of mining response and disaster prevention and control in deep coal mines,” J. China Coal Soc., 46(3), 716-725 (2021). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.YT21.0158.

L. Dou, X. Tian, A. Cao, S. Gong, H. He, J. He, W. Cai, and X. Li, "Present situation and problems of coal mine rock burst prevention and control in China," J. China Coal Soc., 47(1), 152-171 (2022). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.yg21.1873.

A. Cao, L. Dou, X. Bai, Y. Liu, K. Yang, J. Li, and C. Wang, “State-of-the-art occurrence mechanism and hazard control of mining tremors and their challenges in Chinese coal mines,” J. China Coal Soc., 48(5), 1894-1918 (2023). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2023.0278.

Q. Qi, Y. Li, S. Zhao, N. Zhang, W. Zheng, H. Li, and H. Li, “Seventy years development of coal mine rockburst in China: Establishment and consideration of theory and technology system,” Coal Sci. Technol., 47(9), 1-40 (2019). https://doi.org/10.13199/j.cnki.cst.2019.09.001.

J. He, L. Dou, W. Cai, Z. Li, and Y. Ding, “Mechanism of dynamic and static combined load inducing rock burst in thin coal seam,” J. China Coal Soc., 39(11), 2177-2182 (2014). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2013.1603.

Q. Qi, Y. Pan, H. Li, D. Jiang, L. Shu, S. Zhao, Y. Zhang, J. Pan, H. Li, and P. Pan, “Theoretical basis and key technology of prevention and control of coal-rock dynamic disasters in deep coal mining,” J. China Coal Soc., 45(5), 1567-1584 (2020). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.DY20.0453.

Y. Pan, “Disturbance response instability theory of rockburst in coal mine,” J. China Coal Soc., 43(8), 2091-2098 (2018). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2018.0604.

Y.Jiang, Y. Pan, F. Jiang, L. Dou, and Y. Ju, “State of the art review on mechanism and prevention of coal bumps in China,” J. China Coal Soc., 39(2), 205-213 (2014). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2013.0024.

J. Pan, “Theory of rockburst start-up and its complete technology system,” J. China Coal Soc., 44(1), 173-182 (2019). https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2018.1156.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.