加载速率对煤岩损伤及声发射特征的数值模拟分析

"加载速率对煤岩损伤及声发射特征影响的数值模拟研究" 本文是李小军、李回贵和袁瑞甫三位作者在《河南理工大学学报(自然科学版)》2016年第35卷第6期上发表的研究论文，通过RFPA2D数值模拟软件探讨了加载速率对煤岩损伤及声发射特性的影响。该研究以0.001、0.003和0.005 mm/步的加载速率对煤岩样本进行模拟实验。 首先，研究发现加载速率对煤岩的损伤特征有显著影响。随着加载速率的提高，煤岩试样出现宏观损伤的时间逐渐缩短，这表明加载速率与宏观损伤时间之间存在负相关性。这意味着更快的加载速度可能会导致煤岩更早地发生破坏。 其次，关于声发射特征，研究观察到在煤样破裂过程中，随着加载速率的增加，声发射的峰值计数和峰值能量呈现正相关趋势。这意味着加载速率越高，煤岩内部结构因应力集中而产生的声发射事件的强度和频率都会增加，反映了煤岩破裂过程的加剧。 然而，对于声发射的累计计数和累计能量，情况却有所不同。它们随着加载速率的增加而逐渐减小，呈现出负相关关系。这可能是因为更快的加载速率使得煤岩的破裂过程更加剧烈且集中，导致总的声发射活动在更短的时间内完成，而不是在较长时间内持续积累。 这一研究对于理解煤岩在开采过程中的力学行为、预测矿井灾害以及制定安全开采策略具有重要意义。加载速率的控制可以作为预防煤岩动力灾害的一个关键因素，因为它直接影响煤岩的稳定性和安全性。同时，声发射技术作为一种无损检测方法，通过监测声发射参数的变化，可以实时评估煤岩体的损伤状态，为矿山安全生产提供重要依据。 本研究揭示了加载速率与煤岩损伤和声发射特性之间的复杂关系，为煤炭行业的岩体稳定性分析和灾害防控提供了理论支持和实践指导。未来的研究可能进一步探讨不同地质条件、煤岩类型以及加载条件下的类似效应，以深化对煤岩破坏机制的理解。