煤岩能量耗散与冲击地压形成机理探究

"冲击地压形成过程中能量耗散特征研究" 本文深入探讨了冲击地压的形成机制，重点关注了能量耗散在这一过程中的关键角色。作者赵毅鑫、姜耀东和田素鹏基于非平衡热力学和耗散结构理论，分析了"煤-围岩"系统在冲击地压孕育阶段的能量耗散特性和熵变化，为理解冲击地压的发生提供了新的视角。他们提出，冲击地压是一个能量涨落达到一定程度后的自组织现象，而非单纯的外部压力导致的破坏。 研究中，研究人员采用了多种实验技术，包括X射线衍射、顺磁共振、扫描电子显微镜和显微组分测定，对冲击地压发生前后的煤岩样进行了细致对比。这些实验揭示了煤岩在冲击地压孕育和发生过程中微观结构的显著变化，如煤微元环缩合和拼叠效应的增强，以及煤的超前演化。这些动态过程促进了煤岩内部宏观裂纹的非稳定扩展，加速了能量的物理和化学耗散，导致了系统的不可逆变化。 通过这些实验数据，他们初步构建了一种基于非平衡态热力学的冲击地压失稳判断方法。这种方法对于预测和防止煤矿中冲击地压事故具有重要意义，因为及时识别能量耗散的特征可以帮助矿井管理人员采取预防措施，降低矿山安全风险。 此外，文章还强调了能量耗散在煤岩体内的动态平衡过程，即储能与耗能的竞争。强烈的挤压和剪切力不仅改变了煤岩的微观结构，也影响了能量的积累和释放，从而影响冲击地压的发生。这一发现深化了我们对冲击地压成因的理解，并可能为未来开发更有效的防治技术提供理论支持。 关键词：冲击地压、能量耗散、非平衡热力学、微观结构 该研究得到了国家重点基础研究发展计划(973)项目、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务专项资金以及煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主课题的资助。赵毅鑫作为主要作者，他的联系方式可供进一步咨询。