刘继勇，郭春生

(华阳新材料科技集团有限公司 技术中心，山西 阳泉 045000)

煤与瓦斯突出和冲击地压是矿井煤岩动力灾害现象中比较常见的种类，该类矿井灾害发生时，会对采掘空间周围的煤岩体造成强烈的冲击破坏[1-3]。随着采掘空间不断向深部发展，开采作业环境日趋复杂与恶劣，尤其是深部煤岩高应力、高瓦斯压力、高温、强扰动综合作用下发生冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害和所造成人员伤亡及物资损坏的情况均呈现明显的上升趋势[4]。深入研究煤岩体在动态荷载下的能量传播和耗散对于认识冲击地压等煤岩动力灾害的机理具有重要作用。

国内外学者针对煤岩的动载荷冲击破坏实验、模拟展开了大量研究。主要研究包括高应变下煤的破裂特性[5-6]、不同速度下的冲击特性[7]、煤的动态本构HJC模型[8-10]等方面，并取得了丰厚的成果。但针对煤体冲击作用下的能耗特性鲜有研究。为此，采用D50 mm分离式霍普金斯压杆，对煤试样进行冲击压缩试验，并进一步探究动态冲击作用下煤样冲击破坏过程中能量耗散特性。

1 实验系统及试样制备

1.1 实验系统

实验利用中国矿业大学(北京)煤岩动载破坏实验室SHPB系统进行，动态冲击加载实验系统如图1所示。

图1 试验系统图

SHPB试验系统包括冲击控制系统、子弹(撞击杆)、入射杆、透射杆、缓冲杆(吸能杆)、试验数据采集系统等。试验中子弹为D50 mm×400 mm的圆柱体，入射杆为D50 mm×3 000 mm，透射杆为D50 mm×2 500 mm，吸能杆为D50 mm×1 000 mm，所用压杆材料为弹性模量为206 GPa的合金钢。……