考虑时空效应的深部复杂环境顶板岩石扰动力学行为与能量演化规律OA
深部矿井高地应力、高渗透压特征显著,使其在煤层开采强工程扰动影响下极易产生冒顶、瓦斯突出等灾害。深部煤层强工程扰动具有强烈的时空效应,而考虑工程扰动时空效应的真实扰动应力路径还原过程是开展室内扰动力学行为研究的核心难题。为此,以深部高突低透煤层顶板岩石为研究对象,综合考虑工作面上覆邻近煤层开采扰动和工作面前方采动应力演化过程,建立考虑时空效应的真实扰动应力路径概化模型,并还原深部高应力、高渗透压环境,开展深部循环扰动条件下顶板岩石的渗流-应力场耦合试验,全面阐述不同围压、渗透压条件下各扰动区域顶板岩石的强度与变形特征,深入分析循环加卸载扰动与开挖卸荷扰动影响下的深部顶板岩石能量演化规律。结果表明:在上覆邻近煤层开采循环扰动作用下,岩石内部损伤不断积累,随着加载应力水平的提高,滞回环面积增大,平均弹性能和耗散能增加;在工作面前方开挖卸荷扰动作用下,顶板岩石的峰前屈服阶段减弱,裂纹发育能量阈值减小,峰值强度显著降低;渗透压增强了岩石内部的能量耗散,促进了微裂缝的发育,加剧了岩石的损伤;围压增强了岩石储能极限,并在一定程度上提高了峰值强度,但对开挖扰动区域的增益有限。研究成果可为深部含瓦斯煤层群开采过程中的灾害防治及巷道支护设计优化提供参考。
王满;张洋;谢晶;牛泽华;邓虎超;杨本高;赵丽娟;丁晓刚;高明忠
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建筑与水利
扰动力学循环加卸载顶板岩石深部开采
《工程科学与技术》 2026 (4)
P.95-109,15
国家自然科学基金资助项目(52225403)四川省自然科学基金重大资助项目(2023NSFSC0004)四川省自然科学基金项目(2024NSFSC0097)国家重点研发计划项目(2023YFF0615400)。
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