陈光波，李谭，杨磊，等. 不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性及破坏机制[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2021，3(2): 023522.
CHEN Guangbo, LI Tan, YANG Lei, et al. Mechanical properties and failure mechanism of combined bodies with different coal-rock ratios and combinations[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering, 2021, 3(2): 023522.
不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性及破坏机制
陈光波1,2，李 谭1,2，杨 磊3，张国华4，李建伟1，董红娟1
(1. 内蒙古科技大学 矿业研究院，内蒙古 包头 014010；2. 山东科技大学 能源与矿业工程学院，山东 青岛 266590；3. 中煤科工开采研究院有限公 司，北京 100013；4. 黑龙江科技大学 矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)
摘 要：为研究不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性和破坏机制，对19种不同煤岩比例和组合方式的二元、三元组合体开展轴向压缩试验，从抗压强度、弹性模量、峰前能量、冲击能量指数等参数入手，分析组合体的力学特性；对构建的煤岩组合体相互作用模型进行理论分析，探究煤岩组合体的失稳破坏机理；从煤岩组合体的不同破坏形态入手，研究组合体破坏过程中的能量传递机制。研究发现：组合体的抗压强度介于各组分抗压强度之间，且偏向于软弱组分的抗压强度，随着细砂岩比例的增加而增大；组合体的弹性模量随着细砂岩占比的增大而增大，且岩石的弹性模量越大，组合体的弹性模量也越大；有煤组分的组合体的峰前积聚能量较少，细砂岩与粗砂岩构成的组合体的峰前积聚能量较多，组合体的峰前能量随着细砂岩占比的增加而增多；组合体的冲击能量指数与细砂岩比例为线性关系，随着细砂岩占比的增加而增大；细砂岩组分对于组合体的抗压强度、峰前能量、冲击能量指数的影响较大，对组合体的力学特性和冲击效应起决定作用；推导了煤岩组合体的弹性模量计算公式，从理论上揭示了组合体的弹性模量随岩石占比的增加而增加的规律；构建了煤岩组合体的力学模型，分析了组合体的失稳破坏机制。研究结果可为煤炭资源开采过程中的煤岩体相互作用下的破坏形态、力学特 性、失稳机制等研究提供参考。
关键词：煤岩组合体；力学特征；破坏机理；能量；力学分析
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51774122)；内蒙古自治区自然科学基金资 助项目(2020BS05007)；内蒙古科技大学创新基金资助项目(2019 QDL-B33)
作者简介：陈光波(1990-)，男，山东淄博人，讲师，硕士生导师，博士，主要从事矿山压力与岩层控制、岩石力学方面的教学和研究工作。E-mail: cgb150617@126.com
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