煤岩组合体冲击破坏试验研究

摘要

近些年由于我国经济的快速腾飞，且工业产业在我国经济中占主要地位，我国的能源资源生产及消耗量日益增多。当地面矿产资源的开采日渐枯竭，世界各国许多矿产资源的挖掘深度也不断增加，我们称此为深部开采。但是随着开采的不断深入或者在深部采矿过程中，人们逐渐对深部复杂的岩层性能存在一些现有岩石力学理论无法对此作出很好的阐述。当开采深度不断增加时，许多复杂的地理与天然地质问题等也伴随产生，随之而来的煤矿安全事故时有发生，所以人们在巷道中的安全性受到极大的影响。其中煤岩组合岩体的动力扰动失稳也是地下工程中较为严峻的灾害之一。
　　针对煤岩的动态力学特性,本文对SHPB实验装置进行了稍许改进，在入射杆与透射杆各贴两片应变片，以便更好的得到煤岩体的应力波形。通过计算发现一维应力理论不适用于煤岩体的波形计算，因此本文提出了对煤岩体的波形进行分层计算，并提出其计算公式。
　　本文运用岩石力学、岩石冲击动力学等理论分析了动力扰动下层状岩体的动力学特性。通过层状在SHPB试验系统下的冲击破坏试验得出数据，并同时整理、分析数据以及同时对破坏后的试件进行研究分析后，得出冲击载荷下层状岩体试样的破坏过程分析。通过SHPB实验装置系统对层状岩体进行单轴冲击试验，并对实验结果数据的整理与分析，利用一维应力理论得到其应力-应变曲线，综合其试验后破裂特征与数据分析得到了煤岩组合体试样在单轴冲击下的破坏特征与整体强度分析。最后利用Ansys软件对煤岩组合体破坏规律进行仿真还原，同时对模拟结果与试验分析处理后的结果相结合，从动态力学性能的角度研究与分析煤岩组合体的动力学破坏机制。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状及评述

1.3 本文研究内容及方法

第2章 SHPB装置的试验原理与方法

2.1前言

2.2 SHPB装置的沿革发展

2.3 SHPB在岩石动力学方面的应用

2.4 本文所用的SHPB装置的应用

2.5 本章小结

第3章 冲击载荷下组合岩体力学性能试验研究

3.1 试验技术

3.2 试验方法及步骤

3.3 试验结果与分析

3.4 本章小结

第4章 冲击载荷下煤岩组合试样力学响应数值模拟

4.1 引言

4.2 数值模拟方法的选择及其原理

4.3 冲击载荷下煤岩组合体数值模拟

4.4 数值模拟结构分析

4.5 本章小结

第5章 爆破掘进巷道稳定性数值模拟研究

5.1 巷道掘进动力响应的模拟与分析

5.2 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 本文结论

6.2 研究的不足与展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间论文发表情况及参与项目

致谢