沖擊荷載下煤的動力學特性實驗研究

陳 軍 張文清

（1.淮河能源控股集團潘二煤礦，安徽 淮南 232000；2.安徽理工大學安全科學與工程學院，安徽 淮南 232001）

目前，國內外學者對煤巖受載荷變形破裂過程中的力學性質研究中靜載荷的較多，動載較少。而材料在靜載與動載破壞時往往表現出不同的破壞形式和力學特征。在煤與瓦斯突出和沖擊地壓災害發生初期，煤礦開采的石門揭煤、爆破掘進等會使煤體承受強烈的沖擊載荷，因此，有必要研究煤巖體在瞬間沖擊破壞時表現出的動力學特性。

從現有的文獻資料看，對巖石類材料、混凝土、金屬材料等的動態力學性能的研究較多，例如中南大學的李夕兵課題組，而針對煤巖的研究相對較少。20世紀80年代起，Klepaczko、劉寶琛、吳綿拔等人開始對煤巖的動態變形特性進行相關研究。近年，單仁亮、劉曉輝等人分別從煤巖的動態強度及本構關系、動態能量耗散等方面開展研究，取得了一定成果。

該文利用分離式霍普金森壓桿裝置（簡稱SHPB）對煤巖進行不同載荷作用下的沖擊壓縮實驗，研究煤巖的動態抗壓強度、彈性模量等力學性能參數及其與應變率的關系，為防治礦山動力學災害提供理論依據。

1 煤巖試件的制備

該實驗選用的煤巖取自淮南礦業集團張集煤礦C煤層。將大煤塊運達學校后，在安徽理工大學巖石試件加工實驗室鉆取加工成直徑為50mm的圓柱形試件，試件的長徑比控制在0.5~1.0。同時，將試件的兩端用砂紙仔細打磨，保證2個端面應該有足夠的光潔度以減少實驗過程中端面摩擦的影響。……