围压下煤岩组合体的破坏与裂纹发展：PFC2D模拟揭示关键机制

在本研究中，标题"围压效应下煤岩组合体破坏与裂纹发育的细观模拟"聚焦于深入探讨了在深部矿井中，特别是在高围压条件下，煤岩组合体的破坏行为及其与裂纹发展的关联。作者利用PFC2D这一数值模拟软件对不同围压下的煤岩组合体进行了细致的分析。研究发现，随着围压的增加，煤岩组合体的破坏模式从脆性向延性转变，这种转变的关键因素是破坏前剪切裂纹的迅速发展。在各种压力下，煤体的剪切破坏占据了主导地位，剪切裂纹在张拉裂隙面附近快速扩展，最终导致组合体的剪切破裂。 以往的研究工作已经表明，煤岩组合体的破坏机制与单一煤岩体有所不同，且组合体的破坏往往更为复杂，如齐庆新的室内实验揭示了组合体与单一煤岩应力-应变关系的差异。张泽天等人研究了不同组合方式下的煤岩体，证实组合体主要以煤体的剪切破坏为主。左建平等进一步研究了不同围压下的煤岩单体和组合体，确认组合体破坏表现出延性特性，而牟宗龙等人则提出了基于岩-煤-岩组合体的冲击倾向性评价指标。 然而，这些早期的研究主要限于宏观层面，未能观察到微观结构中微裂纹的扩展和连通现象。为了弥补这一空白，研究者们开始利用PFC2D进行细观模拟，这使得他们能够揭示围压对煤岩组合体破坏和裂纹扩展的具体影响，以及这两者之间的定量关系。这种细观模拟方法不仅丰富了煤岩组合体破坏的理论基础，还为室内试验提供了有力的补充，对于预防深部矿井灾害具有实际的指导意义。 该研究通过细致的数值模拟，深化了我们对煤岩组合体在不同围压下破坏机理的理解，特别是在微尺度上的变化，这对于提升煤炭开采过程中的安全性和效率具有重要价值。