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摘要
为了解决矿井开采过程中冲击煤岩体应力集中及能量积聚的问题,提出了人为改变煤岩体强度形成复合弱结构的概念,并根据软硬岩层强度比例、体积大小等因素引入了复合度KC,可以对复合弱结构应力集中大小及能量耗散程度进行判定。在此基础上运用RFPA数值模拟方法对比分析了具有不同复合度煤岩体的变形失稳特征及应力-应变曲线变化形式,并从煤岩体冲击倾向性判定角度对复合弱结构改变煤岩体冲击倾向性进行了相关探讨。结果表明:强度比例和体积大小是复合弱结构控制冲击能量的主要影响因素;复合弱结构破坏失稳过程中的弱化阶段是其耗散冲击能量的特有阶段,且耗散程度与复合度KC的大小密切相关;复合度KC不仅能够改变整体结构的裂缝发育程度、破坏形式及应力-应变曲线形态,而且与煤岩结构的最大集中应力、应力峰值位置及能量耗散程度成反比例关系;利用冲击倾向性判定准则中弹性能指数WET和冲击能指数KE的曲线及面积变化特征验证了复合弱结构对冲击能量的耗散过程及控制作用,复合弱结构可以通过减小冲击煤岩体中储存弹性能比例,增加损失耗散能比例的方式对冲击能量的积聚与耗散程度进行控制,从而减弱煤岩体冲击倾向性,降低冲击能量释放程度及危险等级,达到防治冲击地压的目的。
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单位山西工程技术学院
