深部高应力下裂隙煤岩破裂能量耗散及机理研究

在乌鲁木齐矿区的深部开采过程中，由于高应力和强烈的卸荷作用，动力破坏现象频繁发生。针对这一问题，本研究通过实验手段深入探究了单轴压缩荷载下裂隙煤岩破裂的能量耗散特性和机理。研究发现，尽管裂隙煤岩的物性特征表现出良好的一致性，但其力学参数的离散性较大，这反映了煤岩体在力学行为上的非线性本构特性。在裂隙煤岩的破裂过程中，可以划分为四个阶段：初始受载阶段、弹性阶段、微破裂阶段和峰后破裂阶段。在这些阶段中，裂隙煤岩的应变响应主要集中在屈服弱化区域的塑性变形。 作者构建了一个基于声发射能量参数的裂隙煤岩破裂耗散能的理论计算模型，通过该模型，他们确定了裂隙煤岩破裂应变能与弹性应变能以及EAE-Ⅱ（第二类声发射能量累积）与总声发射能量ΣEAE之间的关系。研究表明，随着EAE-Ⅱ/ΣEAE比值的增加，裂隙煤岩破裂过程中所耗散的能量呈现递减趋势。这一发现对于理解深部开采条件下裂隙煤岩的破坏行为及其对能源安全的影响具有重要意义，有助于优化开采设计，预防和控制潜在的灾害风险。 本研究通过对裂隙煤岩的深入分析，揭示了其在高应力下的能量耗散规律，为深部矿井开采中的灾害防控提供了科学依据和技术支持。通过将理论研究与实际应用相结合，有助于提升煤炭开采过程的安全性和效率。