煤樣單軸壓縮破壞過程能量耗散與應力降關系研究

婁全， 萬祥云， 賈炳， 邱黎明， 宋雨萱， 彭德盛

（1.河南城建學院 市政與環境工程學院，河南 平頂山 467036；2.北京科技大學 土木與資源工程學院，北京 100083）

0 引言

近年來，隨著煤礦開采深度的不斷增大，煤巖動力災害日趨嚴重，成為威脅煤礦安全開采的主要因素之一[1]。煤巖動力災害是煤巖體受載失穩破壞、大量能量集中釋放的結果。能量以彈性能、電磁能、熱能等多種形式釋放[2]，從而產生聲發射[3]、電磁輻射[4]、紅外輻射[5]等地球物理信號。能量集中釋放后，煤巖體內局部應力集中得到釋放，表現為局部的應力降[6]，且相較于能量耗散，應力降更為直觀，更易被監測和量化。因此，通過研究厘清煤巖破壞過程中能量耗散與應力降的關系，對利用應力降深入研究煤巖破壞特征及聲發射、電磁輻射、紅外輻射等地球物理信號變化規律具有現實意義。

近年來，國內外學者對煤巖能量耗散和應力降開展了一系列的研究。Peng Ruidong等[7]研究得出在常規三軸壓縮狀態下，煤樣破壞能比與碎煤塊的分形維數近似線性相關。張廣輝等[8]研究了多級應力循環下強沖擊傾向性煤樣的耗散能演化特征，發現耗散能呈迅速降低 緩慢增加 急劇增加的變化趨勢。王愛文等[9]對鉆孔煤樣破碎過程中的能量耗散規律開展了研究，發現隨鉆孔排數增多，試樣應力峰前塑性損傷逐漸增大，積聚彈性能減少，峰后破壞耗時延長、耗能增大。王寧等[10]對破碎煤樣進行單軸側限壓縮試驗，研究發現煤樣的能量耗散率隨破碎煤分形維數呈先增大后減小的趨勢。……