李耀谦, 王晓东(华阳新材料科技集团有限公司技术中心, 山西 阳泉 045000)

1 前言

煤炭是我国重要的基础能源,但近年来,随着煤矿的开采不断深入,开采难度越来越大,煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害日趋严重,为了预防和减少事故的发生,需要对煤的动力学特征进行深入研究,分析煤的动态力学特征,了解煤的破坏规律,以此指导工程实践。 潘结南[1]等人通过对不同煤级煤的单轴压缩试验总结了煤的4 种变形破坏形式,并分析了煤的变形破坏机制与冲击倾向性的关系;刘晓辉[2]等人利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对煤岩进行不同应变率下冲击试验,分析了不同应变率下煤的破坏特征;刘少虹[3]等人通过对一维动静加载下组合煤岩动态破坏特性的实验,获得组合煤岩的动态强度和碎片分维随载荷的变化规律,揭示了裂纹数目、煤岩结构特性以及动静载荷对组合煤岩的破坏失稳的影响。

为了进一步研究煤在冲击破坏中表现出来的动力学特征,利用分离式霍普金森压杆测试系统对煤样进行冲击破坏实验,通过应力-应变曲线对煤样的破坏过程进行分析,并考察不同应变率与煤样的变形模量与动态抗压强度之间的关系。

2 实验装置及煤试样

2.1 实验装置及原理

实验采用直径50 mm 分离式霍普金森杆,在中国矿业大学(北京)煤岩动载破坏力学测试实验室完成。 SHPB 实验系统包括子弹、压杆、测速系统、超动态应变仪和数据存储处理系统[4],实验系统装置如图1 所示。……