煤岩体结构失稳与冲击地压：组合体试验研究

"冲击地压灾害结构失稳机理的组合体试验研究 (2012年)" 这篇2012年的研究论文详细探讨了煤矿冲击地压灾害的结构失稳机理，主要关注的是煤岩体在特定条件下的非线性破坏和失稳现象。作者刘文岗通过分析煤岩体的破坏机理和采矿活动的影响，采用能量积聚-释放理论设计了一套煤岩体组合力学模型，并构建了一个模拟煤岩体突出的结构失稳加载试验系统。 在试验中，研究人员配制并筛选了能够模拟大变形突出倾向的相似材料，对这些组合体结构进行加载失稳试验，旨在理解煤岩结构失稳和位移突出的特性。实验结果显示，组合体试件在加载和卸载过程中，以及在破坏失稳时，表现出稳定态能量积累和非稳态释放的特征。这一过程被认定为是一个受应力环境、材料强度和结构等多重因素影响的非线性动力学过程。 文章指出，冲击地压本质上是由于开采活动引发的煤岩体动力灾害，涉及煤层、底板和顶板的动态平衡系统。孕育和发生冲击地压的过程包括静态变形、稳定性丧失，最终导致动力失稳破坏。根据破坏机制的不同，冲击地压可以分为劈裂破坏、剪切破坏和结构失稳三种类型。劈裂破坏和剪切破坏分别遵循Griffith强度理论和Mohr-Coulomb强度理论，而结构失稳则涉及材料的非线性失稳特性，通常与复合岩层的冲击地压事件相关。 此外，研究还提到，冲击地压的孕育过程相对静态，但在一定的煤岩层赋存环境下，由于静态地应力的作用，煤岩结构逐渐丧失承载能力，受诱发因素影响而失稳。因此，预防和控制冲击地压的关键在于理解和模拟这种复杂的力学过程，以便采取有效的工程措施来减少灾害风险。 这篇论文深入研究了冲击地压的物理机制，为煤矿安全提供了重要的理论依据，有助于改善矿井的安全条件和提升防灾减灾能力。通过实验方法和理论分析，研究人员为理解煤岩体在冲击地压下的行为提供了新的见解，这对于未来设计更安全的采矿策略具有重要意义。